Lithium-Ionen-Akkus stehen im Mittelpunkt der Forschung

Lithium-Ionen-Akkus stehen im Mittelpunkt der Forschung

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 FH Münster an drei Projekten zum Recycling von Batterien beteiligt

 

 

Professor Dr. Sabine Flamme von der FH Münster leitet die Projekte zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Foto: IWARU/Neele Wessels

Ohne sie hätte es so manchen elektrotechnischen Fortschritt vermutlich nicht gegeben: Lithium-Ionen-Batterien, kurz LIB. Doch wenn sie ihre Aufgabe erfüllt haben, kommt es zu einer ganzen Reihe von Problemen. Werden die LIB unsachgemäß entsorgt, können Brände, die Vernichtung seltener Rohstoffe und Umweltbelastungen die Folge sein. Probleme, die die Fachhochschule Münster erkannt hat. Recyclinglösungen. Die Arbeitsgruppe Ressourcen am Institut für Infrastruktur – Wasser – Ressourcen – Umwelt (IWARU) ist an drei Projekten zum Recycling von Batterien beteiligt.

Sie sind in der elektrischen Zahnbürste, im E-Bike und Smartphone: Hochleistungsbatterien. Sie gehören zu unserem Alltag, und es werden immer mehr. Allein die Anzahl batteriebetriebener Pkw soll nach dem Willen der Bundesregierung von aktuell fast 140.000 auf zehn Millionen bis 2030 steigen. Damit steigt aber auch die Menge an ausgedienten Batterien, insbesondere LIB. „Da diese neben Lithium eine ganze Reihe weiterer endlicher Ressourcen enthalten, deren Abbau oft mit starken Umweltbelastungen verbunden ist, braucht es innovative Recyclinglösungen“, heißt es in einer Erklärung der FH.

Eine Aufgabe, mit der sich das IWARU unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Sabine Flamme befasst. In der vom Land NRW geförderten Studie „Demonstrationszentrum Batterie-Recycling“ hat die Arbeitsgruppe zusammen mit der RWTH Aachen im vergangenen Halbjahr ein Konzept für ein Recycling-Zentrum entwickelt. „Das Zentrum soll auf die vorindustrielle Forschung ausgerichtet sein und alle Behandlungsschritte beinhalten, die für ein umfassendes Recycling von ausgedienten LIB notwendig sind. Somit dient es als Bindeglied zwischen Forschung und Entwicklung sowie Unternehmen aus dem Bereich der Anwendung und des Recyclings“, sagt Sabine Flamme, die am Fachbereich Bauingenieurwesen der FH Münster zu Ressourcen, Stoffstrom- und Infrastrukturmanagement lehrt und forscht.

„Mit dem Demonstrationszentrum für das Batterierecycling wird eine möglichst vollständige Kreislaufschließung für den Gesamtstoffstrom Batterien angestrebt und somit eine nachhaltige E-Mobilität abgesichert“, so die Wissenschaftlerin. Zudem sehen die Projektpartner die Chance, aus den Recyclingerfahrungen wichtige Impulse für die Entwicklung von neuen Batterietypen geben zu können.

Dies ist auch ein Ziel zweier weiterer Projekte, an denen das IWARU beteiligt ist. In dem vom BMBF geförderten Projekt „DemoSens“ wird die Digitalisierung und Automatisierung der Demontage von sogenannten LIB-Packs unter Leitung des IWARU weiterentwickelt. Dazu programmieren die beteiligten Projektpartner Roboter, entwickeln Algorithmen und setzen hochmoderne Sensortechnik ein. Schwerpunkt des IWARU ist die Digitalisierung der mechanischen Aufbereitung demontierter Fraktionen – indem die Wissenschaftler sensorbasierte Sortiersysteme einsetzen und innovative Kennzeichnungssysteme entwickeln.

Akkus in E-Bikes sind ein stark wachsender Anwendungsbereich von Lithium-Ionen-Batterien. Foto: FH Münster/Anne Holtkötter

Das ebenfalls vom BMBF geförderte Projekt „AURRELIA“ hat das Ziel, den Recyclingprozess von LIB zu optimieren. Das IWARU wird hierbei eine Zerkleinerung im nassen Milieu entwickeln, die die bisherigen thermischen Vorbehandlungsschritte ersetzen soll. Die im Nass-Schredder-Prozess zerkleinerten LIB-Bestandteile werden stoffstromspezifisch weiterbehandelt. Im Vordergrund steht eine möglichst umfassende Rückgewinnung der LIB‐ Bauteile und des Leichtmetalls Lithium – ein nicht unerheblicher Effekt mit Blick auf eine verantwortungsvolle Rohstoffbeschaffung: Im September 2020 hat die EU Lithium in die Liste der kritischen Rohstoffe aufgenommen.

Projektpartner des IWARU sind an der RWTH Aachen beim „Demonstrationszentrum Batterie-Recycling“ das Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling und der Lehrstuhl für Controlling, im Projekt „DemoSens“ der Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components, das Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling und das Institut für Unternehmenskybernetik e. V., beim Projekt „AURRELIA“ die Lehrstühle Fluidverfahrenstechnik und chemische Verfahrenstechnik sowie das Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling. „DemoSens“ und „AURRELIA“ haben eine Laufzeit von jeweils drei Jahren und sind Teil des BMBF-Kompetenzclusters Recycling / Grüne Batterie, kurz Green Battery.

PRS/rd

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