Kreislaufwirtschaft: Verbundprojekt will Recyclingrate von Lithium-Ionen-Batterien erhöhen
Erstmals Rückgewinnung nichtmetallischer Komponenten?
Der Chemiker Prof. Jan J. Weigand und sein Team an der TU Dresden arbeiten in einem Verbundprojekt an der Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs). Das von dem Start-up Elyte Innovations GmbH geleitete Projekt trägt den Namen "SWELL - Stoffliche Wiederverwertung von Elektrolyt-Leitsalzen und -Lösungsmitteln" und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Im Gegensatz zu den meisten bisherigen Forschungsansätzen fokussiert sich das Projekt dabei nicht auf das Recycling der Metalle, sondern auf die Rückgewinnung der nichtmetallischen Komponenten, darunter Lithiumsalze, Lösungsmittel und Elektrolytadditive.
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Elektromobilität ist ein entscheidender Baustein für die Energiewende. Die meisten Elektrofahrzeuge verwenden heute Lithium-Ionen-Batterien als Hauptenergiespeicher, denn diese sind aufgrund ihrer hohen Energie- und Leistungsdichte extrem vielseitig einsetzbar. Durch die erhöhte Nachfrage in der Batterieproduktion in den vergangenen Jahren stieg auch der Rohstoffbedarf für Lithium, Cobalt und andere Metalle enorm. Die aufwendige Gewinnung dieser Stoffe birgt zahlreiche ökologische Risiken. Effektives Recycling der gebrauchten Batterien stellt daher einen wichtigen Nachhaltigkeitsfaktor dieser Technologie dar.
Während sich bisher etablierte Recyclingprozesse überwiegend auf die Rückgewinnung der in LIBs befindlichen Metalle fokussieren, befasst sich das Verbundprojekt „SWELL“ erstmals mit der Rückgewinnung der nichtmetallischen Komponenten, also der Elektrolyte, bestehend aus Lithiumsalzen, Lösungsmitteln und Elektrolytadditiven. „Die Elektrolyte gehen in bisherigen Prozessen größtenteils in Form von thermischer Verwertung oder Downcycling verloren. Die Elektrolytkomponenten weisen jedoch einen signifikanten Materialwert auf und enthalten zudem kritische, umweltrelevante Ressourcen, wie Lithium, Fluor und Phosphor. Ihre Rückgewinnung und effiziente Aufarbeitung mit dem Ziel einer direkten Wiederverwendung in LIBs ist daher von großem Interesse und kann zur signifikanten Steigerung der Nachhaltigkeit der Batteriezellfertigung führen“, erläutert Projektmitarbeiter Dr. Kai Schwedtmann von der Professur für Anorganische Molekülchemie der TU Dresden.
Um die stofflichen Rückgewinnungsraten während des Recyclings von LIBs zu steigern, arbeitet das Team um Prof. Jan J. Weigand an effizienten Trennmethoden von flüssigen und festen Elektrolytkomponenten. „Mit der Entwicklung und Evaluierung eines solchen Verfahrens wollen wir den Zugang zu Batteriematerialien in Europa verbessern und den ökologischen Fußabdruck von LIBs senken. Wir können diese Ziele erreichen, in dem wir zukünftig sekundäre Wertstoffe aus kosteneffizienten Prozessen bereitstellen und dadurch Abhängigkeiten entlang der Batterie-Wertschöpfungskette von nicht-europäischen Zulieferern reduzieren“, bekräftigt TUD-Projektleiter Jan J. Weigand das Vorhaben.
Das Projekt wird vom Projektträger Jülich getragen und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Unter der Leitung der Firma Elyte Innovations GmbH gehören die TU Dresden und die Fuchs Schmierstoffe GmbH zum Konsortium.
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