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Batterien und Akkumulatoren

Description: Der Markt für die Herstellung und das Recycling von Batterien und Akkus wächst dynamisch. Insbesondere die Nachfrage und Produktion von Lithium-Ionen-Batterien haben stark zugenommen. Um die wachsende Zahl von Lithium-Ionen-Batterien ordnungsgemäß zu recyceln, ist es notwendig, Recyclingkapazitäten aufzubauen. In Zukunft wird mit einem enormen Anstieg von Lithium-Ionen-Akkus gerechnet, die zu recyceln sind. Aktuell werden noch primär Blei-Säure-Batterien gesammelt, der Anstieg der gemeldeten Mengen seit 2018 ist jedoch hauptsächlich auf die Lithium-Ionen-Batterien zurückzuführen, die aktuell der Kategorie „Sonstige Batterien“ zugeordnet sind. © VDI ZRE (in Anlehnung an ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (2021): Faktenblatt zu Recycling von Batterien. ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. und Umweltbundesamt (2021): Altbatterien [online].) Insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien werden neue Recyclingkapazitäten notwendig sein. Es wird geschätzt, dass sich in Europa bis zum Jahr 2030 das Marktvolumen von Lithium-Ionen-Batterien um den Faktor 10 vergrößern wird. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022) Die Frage nach der Hochskalierung der Recyclingkapazitäten von Industriebatterien in Deutschland, insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien, wurde mit Experten und Expertinnen aus dem Batteriemarkt in einem Fachgespräch erörtert. Die Recyclingeffizienzen geben das Verhältnis von Input (Masse der Altbatterien, die einem Recyclingverfahren zugeführt wurden) zum Output (Masse der zurückgewonnenen Sekundärrohstoffe) wieder. Für alle Altbatterie-Kategorien konnten im Jahr 2020 Recyclingeffizienzen von bis zu über 80 Prozent erreicht werden. Dies entspricht einer Masse von ca. 146.500 Tonnen, die im Jahr 2020 als Sekundärrohstoffe u. a. für die erneute Batterieproduktion wiedergewonnen werden konnten. Im Folgenden wird aufgrund der Aktualität insbesondere auf die Recyclingrouten für Lithium-Ionen-Akkus Bezug genommen, wobei die einzelnen Verfahrensschritte in unterschiedlicher Weise angeordnet sein können. Deaktivierung und Demontage: Eine Demontage von Lithium-Ionen-Akkus erfolgt derzeit noch händisch. Jedoch ist aufgrund der Zunahme von bspw. Cellpacks davon auszugehen, dass entweder halb- bzw. vollautomatisierte Demontageanlagen bzw. eine gänzliche Zufuhr in Schredderlinien eine übergeordnetere Rolle spielen werden. * VDI Zentrum Ressourceneffizienz (2022): Fachgespräch Innovative Recyclingtechnologien für Industriebatterien (abgerufen am 06.02.2023) Mechanische Aufbereitung: In der mechanischen Aufbereitung findet eine Zerkleinerung unter Vakuum, Schutzgasatmosphäre (Ar/N2/CO2), in flüssigem Stickstoff oder in Wasser-Salz-Lösung statt, um ein Entweichen der hochreaktiven Inhaltsstoffe der Batterien zu verhindern. Über eine Vakuum-Destillation und einen Trockenschritt wird die Elektrolytlösung für eine Weiterverwendung vorbereitet. Anschließend werden metallische Bestandteile, darunter Stahl, Kupfer Aluminium, und ein Gemisch aus Elektrodenmaterialien, Bindern, Additiven und Restbestandteilen des Elektrolyts (Schwarzmasse) separiert. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022) Pyrometallurgische Prozesse : Die Lithium-Ionen-Batterien durchlaufen in einem Schmelzaggregat verschiedene Temperaturbereiche, sodass die organischen Bestandteile verdampfen und die Metallverbindungen aufgeschmolzen werden. So werden die Kobalt-, Nickel- und Eisen-Verbindungen zu Metallen reduziert. Organische Bestandteile und das Graphit werden oxidiert und liefern thermische Energie für den Prozess, gehen jedoch als Wertstoffe verloren. Manganverbindungen, Lithium und Aluminium enden in der Schlacke und Kupfer, Kobalt, Nickel und Eisen bilden eine Legierung. Diese Wertstoffe können in einem anschließenden hydrometallurgischen Prozess zurückgewonnen werden. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022) Hydrometallurgische Prozesse: Über den nasschemischen Prozess werden die Stoffgemische, stammend aus der Pyrometallurgie oder der mechanischen Aufbereitung, aufgetrennt. Entweder werden Kupfer, Nickel und Kobalt separiert oder die Schwarzmasse wird aufbereitet. Dies kann entweder die hydrometallurgische Trennung von Kupfer, Nickel und Kobalt nach der Pyrometallurgie oder die Aufbereitung der Schwarzmasse sein. Der hydrometallurgische Prozess benötigt geringere Temperaturen und damit weniger Energie im Vergleich zum pyrometallurgischen Prozess, der zusätzlich einer Abgasreinigung bedarf. Jedoch ist eine Abwasserreinigung erforderlich. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022)

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Text {
    text_type: Editorial,
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Origin: /Bund/BMUV/VDI-Zentrum Ressourceneffizienz

Tags: Karlsruhe ? Batterierecycling ? Recycling ? Aluminium ? Kobalt ? Graphit ? Lithium ? Manganverbindung ? Nickel ? Eisen ? Kupfer ? Weiterverwendung ? Lithium-Ionen-Akkumulator ? Abwasserreinigung ? Akkumulator ? Elektroindustrie ? Stickstoff ? Zusatzstoff ? Altbatterie ? Industriebatterie ? Schlacke ? Sekundärrohstoff ? Wärme ? Wertstoff ? Metall ? Mechanisches Verfahren ? Metallverbindung ? Batterieproduktion ? Stoffgemisch ? Abgasreinigung ? Stahl ? Energiebedarf ? Rückbau ? Europa ? Legierung ? Ressourceneffizienz ? Anlagenbau ?

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