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Batterie-Recycling: das elektrohydraulische Trennverfahren

Das Recyceln von Batterien ist ein energieintensives Verfahren. Das elektrohydraulische Trennverfahren des Fraunhofer Instituts soll das ändern. Andreas Bittner, Leiter Energiematerialien der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS, erklärt das Verfahren und die Vorteile.

Was ist das elektrohydraulische Trennverfahren? Und wie funktioniert es?

Mit der Elektrohydraulischen Fragmentierung (EHF) ist es möglich, Komposite – Werkstoffverbunde – quasi berührungsfrei mithilfe von Schockwellen an den Materialgrenzen aufzuspalten und so eine einfache und schonende Separation der Komponenten zu erreichen. Bei diesem Verfahren wird das zu zerkleinernde Material in ein flüssiges Medium, zum Beispiel Wasser, eingebracht. Über elektrische Entladung werden Schockwellen freigesetzt, die durch das Medium Wasser sehr gleichmäßig an die Verbunde weitergegeben werden und diese gezielt an den Material- bzw. Phasengrenzen auftrennen.

Für das Recycling von Batterien bedeutet das, dass diese in die einzelnen Bestandteile (Kathode, Anode, Elektrolyt, Separator sowie Zellgehäuse) aufgetrennt werden können. Um möglichst reines Batteriematerial zu erhalten, werden danach Verfahren eingesetzt, die sowohl physikalische Eigenschaften, wie unterschiedliche Korngröße und Dichte, als auch die unterschiedliche chemische Zusammensetzung der Materialien zur Separation nutzen.

Welche Vorteile bietet es? Und warum ist es besser als andere?

Beim konventionellen Batterierecycling werden energieintensive metallurgische Prozesse genutzt und damit letztlich nur die Metalle aus den Batterien zurückgewonnen. Die EHF arbeitet im Gegensatz dazu erheblich energieeffizienter und ressourcenschonender, da die Batteriematerialien selbst zurückgewonnen und wieder aufbereitet werden können.

Welchen Einfluss hat das Verfahren auf die Batterietechnologie? Wie sieht es in fünf Jahren mit der Technik aus?

Vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen – bei Lithium-Ionen-Batterien ist insbesondere die Verfügbarkeit von Cobalt kritisch – könnte ein effizientes und ressourcenschonenderes Verfahren wie die EHF die Verfügbarkeit und auch die Kostenstruktur von Lithium-Batterien nachhaltig beeinflussen. Derzeit arbeitet die Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC mit Industriepartnern an der Weiterentwicklung und Hochskalierung der Recyclingtechnologien für Lithium-Ionen-Batterien. In fünf Jahren könnte das Verfahren bereits im Pilotmaßstab zum Einsatz kommen.

Steckbrief:

Andreas Bittner, Diplomingenieur, leitet seit 2014 das Geschäftsfeld Energiematerialien an der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Alzenau/Hanau. Mit seinen Mitarbeitern und Partnern entwickelt er dort neue Funktionsmaterialien für elektrochemische Energiespeicher, intelligente Hybridbauteile für den Leichtbau und effiziente Recyclingverfahren für strategische Wertstoffe. Seine Projekte zu Recycling und Substitution von Energiematerialien wurden 2015 und 2016 für den Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis nominiert. Sein Projekt „Umweltfreundliches Recycling von Photovoltaikmodulen“ wurde 2016 mit dem Bayerischen Umweltpreis ausgezeichnet. Für seine Doktorarbeit zum Thema „Innovative Materialkonzepte für elektrochemische Energiespeicher“ war er von 2011 bis 2014 am Fraunhofer-Zentrum für Angewandte Elektrochemie ZfAE in Würzburg tätig.

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Smithe125 – 09.01.2018 13:19

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