AURRELIA — Optimierung nasser Aufbereitungstechniken zur Rückgewinnung recyclingfähiger Fraktionen aus Lithium‐Altbatterien

Die Speicherung von Energie für die Elektromobilität, Power Tools oder E-Scooter ist ohne moderne Lithium-Ionen-Batterien (LIB) kaum vorstellbar. Durch stetig wachsende Anwendungsbereiche steigt auch das Aufkommen ausgedienter Batterien. Im Bereich des Recyclings von LIB finden hierzu seit einigen Jahren Forschungsvorhaben statt, die eine Rückgewinnung von Batteriekomponenten über mechanische, pyrometallurgische und hydrometallurgische Verfahren sowie die Pyrolyse umsetzen. Bislang ist bei diesen Verfahren jedoch insbesondere die Gewinnung des Lithiums aus Batterieschrott bzw. aus dem Aktivmaterial noch nicht zufriedenstellend gelöst. Aufgrund der Vielzahl von Aufarbeitungsschritten erfolgt bei den derzeitigen Recyclingprozessen eine diffuse Verteilung des reaktionsfreudigen Alkalimetalls.

Mit dem Forschungsvorhaben AURRELIA sollen geeignete Verfahren entwickelt werden um den Recyclingprozess von Post‐Consumer LIB entlang der Prozesskette von der mechanischen bis zur hydrometallurgischen Aufbereitung zu optimieren. Ziel ist es dabei, einen möglichst großen Anteil der Batterie einem Recycling zugänglich zu machen. Schwerpunkt des Vorhabens ist die recyclinggerechte und wirtschaftliche Aufbereitung der LIB, durch den Einsatz und die Weiterentwicklung geeigneter Zerkleinerungs‐ und Aufbereitungsverfahren.

Das IWARU wird hierbei eine Zerkleinerung im nassen Milieu entwickeln, die die bisherigen thermischen Vorbehandlungsschritte ersetzen soll. Die im Nassshredder-Prozess zerkleinerten LIB-Bestandteile werden in feste und flüssige Phasen separiert und stoffstromspezifisch weiterbehandelt. Im Vordergrund steht eine möglichst umfassende Rückgewinnung der LIB‐Komponenten (u. a. Gehäuseteile, Elektrolyt, Aktivmaterial, Stromleiter-Folien, Separator-Folien) unter Minimierung bzw. Vermeidung von Lithiumverlusten.

Die in Lösung gebrachten Bestandteile des Elektrolyten und des Leitsalzes sollen durch Fällung und Membrantechnologien aus der wässrigen Phase selektiv abgetrennt und zurückgewonnen werden. Bei der hydrometallurgischen Aufbereitung soll der nasschemische Prozessweg hinsichtlich der erzielbaren Produktausbeute sowie -reinheit der Metallsalze optimiert werden. Erstmalig kommen besonders umweltschonende, biologisch abbaubare Laugungsmittel zum Einsatz. Aufbauend auf den erzielten Ergebnissen wird ein Konzept für ein optimales LIB-Recycling erstellt und im Pilotmaßstab getestet.

Das Projekt AURRELIA ist Bestandteil des BMBF-Kompetenzclusters Recycling / Grüne Batterie, kurz Green Battery. Durch die enge Verzahnung zur Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB, Münster) und dem in diesem integrierten „Demonstrationszentrum Lithium-Ionen-Batterie Recycling“ (Ibbenbüren) ist ein unmittelbarer Transfer erreichter Erkenntnisse in die Wirtschaft sichergestellt.