Projektlangtitel

Entwicklung eines funktionalen Recyclingverfahrens für Lithium-Ionen-Traktionsbatterien aus Mobilitätsanwendungen

Projektbeschreibung

Die hohe Inverkehrbringung von Lithium-Ionen-Traktionsbatterien (LITB) in Verbindung mit einer stetig steigenden Produktion führt zu einer hohen Entsorgungsrate von End-of-Life LITB (EoL-LITB). Es wird ein Anstieg des EoL-LITB-Abfallaufkommens auf 85 % des jährlich berechneten gesamten Lithium-Ionen-Batterieabfalls von 18.000 Tonnen in Österreich bis 2030 erwartet (Beigl et al., 2021).

Die Einhaltung der elementspezifischen (Li ≥ 50 % ab 2027, ≥ 80 % ab 2031; Ni, Co ≥ 90 % ab 2027, ≥ 95 % ab 2031) und massenbezogenen (≥ 65 % ab 2027, 70 % ab 2031) Recyclingquoten der EU-Batterieverordnung basiert auf zwei Säulen: (1) kurz- bis mittelfristig die Verarbeitung der steigenden Mengen an Produktionsabfällen (z.B. aus der Zellproduktion), (2) langfristig das Recycling hoher Mengen an EoL-LITB (EU-Kommission, 2020; Neef et al., 2021).

Um die Recyclingquoten der EU-Batterieverordnung zu erreichen, konzentriert sich das Projekt MoLIBity auf die Verbesserung der Prozessschritte des Recyclings von LITB und Produktionsabfällen. Das LIBRES‑Verfahren für das Recycling von Produktionsabfällen wird weiterentwickelt, um Materialien auf Polymerbasis, Aktivmaterial und Ableiterfolie mit weniger als 5 % Verunreinigungen zurückzugewinnen. Das derzeitige LITB-Produktionsdesigns, mit den neuesten Technologien, Ideen und Featuren, wird im Sinne des Design for Recycling validiert. Darüber hinaus wird die Rückgewinnung wertvoller Metalle durch die Weiterentwicklung der Nachbehandlung des COOL-Prozesses und der Hydrometallurgie verbessert, um eine elementspezifische Reinheit von Li ≥ 99 gew%; Ni, Co ≥ 99,5 gew%. zu erreichen. Um die Qualität und Quantität der verbesserten Recyclingschritte zu messen, wird eine Screening-Analyse für Eingangs- und Ausgangsmaterialien entwickelt. Die abschließende Validierung des gesamtheitlichen Recyclingprozesses mündet in einer Kritikalitätsanalyse für LIB-relevante Rohstoffe und Zwischenprodukte im Zuge einer Ableitung von Handlungsempfehlungen im Sinne der EU Roadmap Battery 2023 (Abbildung).

Prozessroute für das Recycling von LITB und Produktabfällen

Projektziele

• Evaluierung des Design for Recycling von LITB durch Analyse der Vorbehandlung von EoL-LITB (Identifizierung, Entladung und Demontage) anhand von Handlungsempfehlungen für die Industrie und Abfallwirtschaft hinsichtlich Reststoffgehalt von Energiespeichersystemen, Sicherheit und Wiederverwendbarkeit
• Verfeinerung der Input-Charakterisierung von EoL-LITB durch Entwicklung einer Screening-Methode für die Zellchemie, die eine zeit- und kosteneffiziente chemische Analyse ermöglicht
• Erhöhung der Gewinnung von kritischen Rohstoffen durch Verfeinerung der Output-Charakterisierung von EoL-LITB und Untersuchung der über verschiedene Prozessrouten hergestellten Schwarzmasse durch Entwicklung einer zuverlässigen quantitativen und qualitativen Analysemethode
• Identifizierung und Integration des Potenzials weiterer Materialien durch kontinuierliche Zero-Waste-Analyse und Validierung der funktionalen Kreislaufwirtschaft

Fördergeber

Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG)

Projektpartner

 Universität für Bodenkultur

 Fraunhofer Austria

 Fraunhofer IKTS

 Saubermacher Dienstleistungs AG

 Treibacher Industrie AG

Publikationen

Beigl et. al. (2021) Beigl, Peter; Scherhaufer, Silvia; Part, Florian; Jandric, Aleksander; Salhofer, Stefan; Nigl, Thomas; Altendorfer, Michael; Rutrecht, Bettina; Pomberger, Roland; Meyer, Ina; Sommer, Mark: Entwicklung einer Wertschöpfungskette für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) in Österreich, Zero Emission Mobility, Wien, 2021

Neef et al. (2021) Neef, Christoph; Schmaltz, Thomas, Thielmann, Axel: Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau, 2021, Karlsruhe, Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI

EU Commission (2020) EU Critical raw materials 2020, single-market-economy.ec.europa.eu, zuletzt aufgerufen am 16.09.2022. https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials_en. Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates über Batterien und Altbatterien, zur Aufhebung der Richtlinie 2006/66/EG und zur Änderung der Verordnung (EU) 2019/1020, 2020, Brüssel. Grüner Deal - Nachhaltige Batterien für eine kreislauforientierte und klimaneutrale Wirtschaft, 2020, Brüssel

Sie können der Projektverantwortlichen Frau Cornelia Rutkowski, BSc. mit nachstehendem Formular gerne direkt eine Anfrage senden.