Technologie

Schreddern statt schmelzen

07.02.2020 - Optimiertes Verfahren für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien.

Ob im Smartphone, Notebook oder Elektroauto – Lithium-Ionen-Akkus haben nur eine begrenzte Lebenszeit. In ihnen stecken aber wertvolle Rohstoffe wie Kobalt, Nickel, Kupfer und Lithium. Die Euro­päische Union hat sich ein Recycling-Ziel von fünfzig Prozent gesetzt. Um diese Zahl zu erhöhen, forscht die TU Berg­akademie Freiberg im Verbundprojekt „InnoRec“ an weiteren Möglich­keiten zur mechanischen Aufbereitung.

Bisher werden die Lithium-Ionen-Akkus beim Recycling meist einge­schmolzen und später chemisch voneinander getrennt. Das ist sehr aufwendig und teuer. Denn eine Batterie oder ein Akku bestehen aus einem komplexen Stoffgemisch, darunter Graphit, Aluminium, Kupfer, Nickel, Kobalt, Mangan und Lithium. Die genaue Zusammensetzung der jeweiligen Bestandteile unterscheidet sich dabei je nach Hersteller, was die Aufbereitung zusätzlich erschwert. Um vor allem Lithium besser und in größeren Mengen zurückgewinnen zu können, setzen die Wissen­schaftler des Instituts für Mechanische Verfahrens­technik und Aufbereitungs­technik (MVTAT) auf klassische Aufbereitungs­techniken wie das Zerkleinern, Trocknen und Sortieren.

Diese Techniken können auf unterschiedliche Lithium-Ionen-Akkus angepasst werden. Herauskommen sollen am Ende klein geschredderte Akkubestand­teile. Diese werden mit Hilfe eines Luftstroms sortiert, so dass am Ende nur noch die schweren Metall­teilchen aus dem Gehäuse übrig bleiben. Diese können im Vergleich zum Schmelzverfahren zurückgewonnen werden und stehen so dem Stoff­kreislauf als Sekundär­rohstoffe wieder zur Verfügung. „Doch auch für unseren Ansatz ist die fachgerechte Entsorgung der alten Batterien und Akkus essentiell. Bisher landet noch viel zu viel im Hausmüll oder verbleibt in der Schublade Zuhause“, erklärt Urs Peuker.

Ziel des vom Bundes­ministerium für Bildung und Forschung bis 2022 geförderten Projektes „InnoRec“ im Kompetenz­cluster „ProZell“ ist es, das Batterie­recycling stofflich effizienter und gegenüber weiter- und neu­entwickelten Batterie­materialien robuster zu machen. Der Ansatz soll später auch für neue Batterie­systeme und Elektronik­schrott nutzbar sein. Beteiligt sind neben der TU Bergakademie Freiberg, die TU Clausthal, die TU Braunschweig, die RWTH Aachen und das das MEET in Münster. 

TU Freiberg / JOL

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Lithium-Ionen-Akkus modellieren

Um neue Materialien und Designs von Akkus zu entwickeln, ist ein tieferes Verständnis erforderlich. Hierbei hilft die mathematische Modellierung, die in dem Whitepaper sowie einem Webinar erklärt werden.

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Korrosion und Korrosionsschutz modellieren

Pro Sekunde werden durch Korrosion weltweit ca. 5 Tonnen Stahl zersetzt, was zu Schäden führt, die jährlich etwa 2 Billionen Euro kosten. Ebenfalls sind zahlreiche Chemieunfälle, Gasexplosionen und Umweltverschmutzungen auf Korrosionsschäden zurückzuführen. Es gibt also gute Gründe, sich intensiv mit effektiven Schutzmaßnahmen zu beschäftigen.

 

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