Neues Leben für Altbatterien
Da Europa der erste klimaneutrale Kontinent der Welt werden möchte, hat die Europäische Kommission das ehrgeizige Ziel ausgegeben, bis 2040 eine Elektrifizierung von 46 %(öffnet in neuem Fenster) zu erreichen. Während diese Umstellung auf saubere Energie zweifellos die Kohlenstoffemissionen Europas sowie seine Abhängigkeit von ausländischen fossilen Brennstoffen verringern wird, könnte sie auch neue Herausforderungen mit sich bringen. „Die Elektrifizierung Europas wird zu steigenden Mengen an Batterieabfällen führen und gleichzeitig die Nachfrage nach kritischen Rohstoffen wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan erhöhen“, erklärt Angel Manuel Escamilla Pérez, leitender Forscher bei Leitat(öffnet in neuem Fenster). Diesen Herausforderungen nimmt sich BATRAW(öffnet in neuem Fenster) an. Das von Leitat koordinierte und von der EU finanzierte Projekt führt Partner aus ganz Europa zusammen(öffnet in neuem Fenster), um eine nachhaltige und kreislauforientierte Wertschöpfungskette für Lithium-Ionen-Altbatterien, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen (EVs) verwendet werden, zu entwickeln.
Lösungen für den gesamten Batterielebenszyklus
Der BATRAW-Ansatz deckt den gesamten Batterielebenszyklus ab – einschließlich dem Zerlegen von Altbatterien. Im Rahmen des Projekts wurde beispielsweise eine halbautomatische Batteriezerlegungslinie entwickelt, die mithilfe von Robotertechnik, KI-basierten optischen Systemen und Laserschneidetechnologien Batteriesätze von Elektrofahrzeugen sicher und effizient zerlegt. Bei Pilotdemonstrationen führte die Linie zu 50-60 % kürzeren Zerlegungszeiten, optimierten manuellen Arbeitsabläufen und verbesserter Betriebssicherheit. Im Rahmen des Projekts wurden außerdem fortschrittliche hydrometallurgische Recyclingtechnologien zur Rückgewinnung kritischer Rohstoffe entwickelt. Bei einer Demonstration im Pilotmaßstab wurden unter industriell relevanten Bedingungen Rückgewinnungsraten von über 98 % erzielt. „Durch die Integration dieser beiden Pilotanlagen konnten wir die Zerlegungszeiten verkürzen, die Sicherheit verbessern und am Ende des hydrometallurgischen Verfahrens hochwertige Rückgewinnungsmaterialien gewinnen, die nun zur Herstellung neuer Kathoden- und Anodenmaterialien verwendet werden können“, sagt Escamilla. Um die Wiederverwendung des zurückgewonnenen Materials zu unterstützen, evaluierten die Forscherinnen und Forscher zudem Second-Life-Verwendungsmöglichkeiten für Batterien, darunter ein 80-kWh-Second-Life-Energiespeichersystem und ein dazugehöriges Schnellbewertungsinstrument für den Betriebszustand.
Ein digitaler Batteriepass
Zusätzlich zu den Technologien zur Rückgewinnung und zum Recycling trug das Projekt zur Implementierung eines digitalen Batteriepasses und einer Blockchain-basierten Rückverfolgbarkeitsplattform bei. „Durch die Rückverfolgung von Batterien und Batteriematerialien in allen Phasen hilft unser Pass zusammen mit der Rückverfolgbarkeitsplattform dabei, Schwachstellen in der Wertschöpfungskette zu identifizieren, während gleichzeitig die Gewinnung kritischer Rohstoffe für Recyclingunternehmen erleichtert und die Kreislaufwirtschaft vorangebracht wird“, fügt Escamilla hinzu. Ab 2027 wird die Europäische Kommission für alle auf dem EU-Markt in Verkehr gebrachte Elektrofahrzeugbatterien mit einer Kapazität von mehr als 2 kWh einen verpflichtenden digitalen Batteriepass einführen.
Hin zu einem kreislauforientierten, nachhaltigen Batterieökosystem
Durch die Integration der gesamten Batteriewertschöpfungskette – vom Sammeln und der Diagnose von Batterien über das Zerlegen, das Recyceln, die Materialrückgewinnung und die Herstellung neuer Batteriematerialien bis hin zur digitalen Rückverfolgbarkeit – hat das BATRAW-Projekt Europas Abhängigkeit von importierten Materialien verringert, die mit der Materialgewinnung verbundenen Umweltauswirkungen gesenkt, für weniger Abfall gesorgt und die Ressourcensicherheit Europas gestärkt. „BATRAW hat gezeigt, dass ein kreislauforientiertes und nachhaltiges europäisches Batterieökosystem technisch durchführbar, wirtschaftlich sinnvoll und ökologisch vorteilhaft ist“, lautet das Fazit von Escamilla. Das Projektteam konzentriert sich nun darauf, seine vielversprechendsten Technologien auszuweiten, um den Weg für die Kommerzialisierung und den industriellen Einsatz zu ebnen.
