ReAktiv

Das Projekt ReAktiv setzt sich zum Ziel die Effizienz von Recyclingprozessen für Rund- und Knopfzellen sowie die Kreislauffähigkeit der zurückgewonnen Aktivmaterialien signifikant zu steigern. Entlang der Prozesskette des Batterierecyclings sollen hierzu im Rahmen des Projekts insgesamt drei Prozessschritte explizit weiterentwickelt und in Demonstratoren bis auf TRL 7 umgesetzt werden. Erstens soll ein Verfahren zur Demontage von Rundzellen entwickelt werden mit Hilfe dessen Batteriezellen automatisiert geöffnet und definiert in ihre Zellbestandteile zerlegt werden können. Gegenüber den heute eingesetzten mechanischen Zerkleinerungsverfahren (z.B. Schreddern) soll hierdurch eine frühzeitige Vermischung der Materialfraktionen umgangen werden. Endprodukt des zu entwickelnden Demontageprozesses sind zerlegte und von organischen Bestandteilen (Elektrolyt und Binder) weitestgehend befreite Elektrodenfolien, getrennt nach Anode und Kathode.

Die zweite Neuentwicklung im Projekt umfasst das mechanische Separieren der Anoden- und Kathodenmaterialien von den entsprechenden Elektrodenfolien sowie deren nachgelagerte mechanische Aufbereitung. Für die Entwicklung dieses direkten Recyclingverfahrens sind verschiedene mechanische Separationsverfahren zu untersuchen und bzgl. ihrer Effizienz und Skalierbarkeit hin zu bewerten. Die so zurückgewonnenen Anoden- und Kathodenmaterialien sind nachgelagert und unter bestmöglicher Bewahrung von Struktur und mit weitestgehender Wiederherstellung der elektrochemischen Eigenschaften für den Wiedereinsatz in der Produktion von Li-Ionen Zellen über die Beimischung in Anoden- und Kathodenslurries aufzubereiten.

Die dritte Neuentwicklung umfasst die Weiterentwicklung bestehender hydrometallurgischer Verfahren mit dem Ziel die Recyclingeffizienz bei der Rückgewinnung von Lithium auf über 90 % zu steigern. Erreicht werden soll diese Effizienzsteigerung durch eine Li-Selektivlaugung bzw. Erhöhung der Aktivität der Schwarzmasse zu Beginn des Prozesses, welche auch den Säurebedarf für die nachfolgenden Laugungsschritte weiterer Wertmetalle deutlich reduziert.

Die Weiterentwicklung der drei Prozessschritte wird stets durch die entsprechende Material- und Wirtschaftlichkeits-Lebenszyklusuntersuchungen begleitet und bewertet. Die Projekt-partner Varta und Promesa stellen den anderen Partnern die für die Projektarbeiten benö-tigten Proben an Rundzellen und Material aus dem Produktionsausschuss bzw. die End-of-Life Rund- und Knopfzellen zur Verfügung. Der Nachweis über die Einsatzfähigkeit der zu-rückgewonnenen Aktivmaterialien in neuen Batteriezellen soll über den Aufbau entspre-chender Test- und Vollzellen im Format 21700 im Labormaßstab erbracht werden. Die hier-bei gewonnenen Erkenntnisse fließen kontinuierlich in die Entwicklung der verschiedenen Prozesse zurück.

Über die Ergebnisse im Projekt soll erstmalig die technisch-wirtschaftliche Umsetzbarkeit einer Rundzelldemontage sowie die Kreislauffähigkeit der so zurückgewonnenen Aktivmaterialfraktionen demonstriert werden. Die Ergebnisse bieten sowohl Einsatzmöglichkeiten bei der Verwertung von End-of-Line Produktionsausschuss der Zellhersteller und von End-of-Life Rund- und Knopfzellen bei Recyclern.