Innovative Recyclingprozesse für neue Lithium-Zellgenerationen

Projektlaufzeit:
3 Jahre (01.10.2019 – 30.09.2022)

Institute:

  • Institut für Aufbereitung, Deponietechnik und Geomechanik (IFAD), TU Clausthal
  • Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling(IME), RWTH Aachen
  • Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik (MVTAT), TU Freiberg
  • Institute für Partikeltechnik(iPAT), TU Braunschweig
  • Münster Electrochemical Energy Technology(MEET)
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Partner:

Technische Universität Braunschweig
Karslruher Institut für Technologie
Karslruher Institut für Technologie
Karslruher Institut für Technologie

Das Vorhaben InnoRec wird in enger Zusammenarbeit der Verbundparter (IFAD, IME, iPAT, MVTAT, MEET) durchgeführt. Im Schwerpunkt der Arbeit steht die Entwicklung eines holistischen Ansatzes für ein effizientes und robustes Recycling zukünftiger Batteriezellengenerationen. Die Ziele der Projekte umfassen:

– Weiterentwicklung der Recyclingprozesse von der mechanischen Zellzerlegung, der thermischen und der pyrometallurgischen Behandlung über die Materialtrennung bis zur Veredelung von Konzentraten zu Qualitäten, die wieder der Zell-/Batterieproduktion zugeführt werden können
– Entwicklung/Adaption der Prozessroute(n) für unterschiedliche Inputströme unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Effekte und der Erreichung möglichst hoher Recyclingquoten unter Einschluss der Betrachtung von Prozessreststoffen und Nebenprodukten
– Charakterisierung und Re-Synthese von Batterie-Sekundärrohstoffen für den erneuten Einsatz in der Batterieproduktion
– Untersuchung des Recyclings von Festkörperbatterieelektroden aus dem ProZell-Cluster

Um die oben genannten Zielen zu erreichen, sind folgende Arbeitsschnitten notwendig:
– Definition der zu betrachtenden Zellsysteme und Beschaffung von Vormaterialien (Alle)
– Pyrometallurgie und thermische Prozesse (IME)
– Mechanische Aufbereitung (iPAT und MVTAT)
– Flotation und Hydrometallurgie sowie Nutzbarmachung von Nebenprodukten und Prozessreststoffen (IFAD)
– Analytik, Materialcharakterisierung und Re-Synthese (MEET)
– Entwicklung von Verfahrensansätzen zur Verwertung von ProZell-Zellen und Zusammenführung der Teilprojektergebnisse und Empfehlungen für Konstruktion und Produktion (Alle)

Die Ergebnisse der Arbeiten dieses Projektes werden in die Lehre an den beteiligten Hochschulen (im speziellen experimentelle Praktika, Systemübungen und bedingt auch in Vorlesungen) einfließen und bilden die Basis für Abschlussarbeiten. Aufbauend auf den Ergebnissen sollen zudem Folgeprojekte anschließen, die im Wesentlichen das Ziel haben, Übertragung auf andere Wertstoffströme (neue Batteriesysteme, Elektronikschrott, Werkstoffverbunde, etc.) zu schaffen. Eine wesentliche Basis hierfür ist die Veröffentlichung der Forschungsergebnisse in hochwertigen Fachzeitschriften sowie anwendungsnahen Konferenzen.
Es ist davon auszugehen, dass die Ergebnisse zu Umsetzungen führen, die erfolgen können, sobald geeignete Mengen an Materialströmen vorhanden sind. Ggfs. ist vor dem Hintergrund der derzeit geplanten Aktivitäten in Forschung und industrieller Umsetzung in der Batterietechnik ein jeweils zeitnaher nächster Schritt zu wählen.