Batterierecycling : Forschung für hochwertiges Batterierecycling

Am Fachbereich Bauingenieurwesen der FH Münster forscht die Bauingenieurin und wissenschaftliche Mitarbeiterin Merle Zorn, wie sich Batterien und Akkus effizienter recyceln lassen. Rasenmäher, Elektroautos, E-Bikes oder Photovoltaikspeicher – viele technische Geräte und Verkehrsmittel sind heutzutage ja mit einem Akku ausgestattet. Zorns Forschung ist eingebettet in das Verbundprojekt »DemoSens – Digitalisierung einer automatisierten Demontage und sensorgestützten mechanischen Aufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien für ein hochwertiges Recycling«. Projektpartner sind Institute der RWTH Aachen Universität. Die Projektleitung liegt bei Prof. Dr. Sabine Flamme vom Institut für Infrastruktur – Wasser – Ressourcen – Umwelt (IWARU) der FH Münster.

Bereits ihre Masterarbeit schrieb Merle Zorn im Forschungsprojekt zur Demontage von Batteriepacks aus der E-Mobilität: „Derzeit werden die Akkus noch manuell demontiert. Mit den zu erwartenden großen Mengen an sogenannten End-of-Life Batterien, die in Zukunft anfallen, wird das so nicht mehr leistbar sein“, sagt Zorn. Daher hat sie im Projekt ein Labelingsystem bzw. -konzept auf Grundlage eines QR-Codes entwickelt, das unter anderem Informationen für eine automatisierte Demontage enthält. Eine weitere Herausforderung beim Recycling: Lithium-Ionen-Batterien enthalten unterschiedliche Kathodenmaterialien – ein wesentlicher Bestandteil für die Funktion einer Batterie – etwa Nickel-Mangan-Cobalt (NMC) oder Lithium-Eisen-Phosphat (LFP). „Diese Unterkategorie zu kennen ist entscheidend, denn für eine hohe Effizienz ist das Recyclingverfahren präzise auf das jeweilige Kathodenmaterial abzustimmen“, erklärt die Forscherin und gibt zu bedenken, dass Angaben darüber jedoch bisher nicht auf den Akkus vermerkt sind. Man hätte daher in dem Labelingkonzept Informationen zu allen verbauten Rohstoffen integriert. Eine Verordnung, die die Hersteller zu einer solchen Art von Informationslabel verpflichtet, ist derzeit in der EU-Kommission in Arbeit.

Mittlerweile arbeitet die FH-Alumna mit einer vollen Stelle im Projekt: „Wir an der FH Münster konzentrieren uns auf eine frühzeitige sortenreine Rückgewinnung von Kupfer und Aluminium, denn darauf liegt in der laufenden Forschung im Batterierecycling ansonsten wenig Augenmerk.“ Die beiden Metalle finden sich an verschiedenen Stellen in der Elektrofahrzeugbatterie. So ist beispielsweise das Kathodenmaterial auf Aluminium-, das Anodenmaterial auf Kupferfolie aufgetragen. Das Gehäuse der Akkus und Zellen ist häufig aus Aluminium hergestellt. Stromleitschienen aus Kupfer verbinden die Zellen und leiten den Strom von der Batterie zum Automotor. Im Rezyklat liegen Kupfer und Aluminium bisher meist als Mischung vor. Damit geht Aluminium in der Regel im Recyclingverfahren verloren. Im November hat eine Versuchsreihe mit Maschinenherstellern stattgefunden, um zu prüfen, mit welchen Verfahren sich die Metalle noch weiter trennen lassen. „Im nächsten Schritt werten wir die Ergebnisse detailliert aus. Es hat sich gezeigt, dass eine Unterscheidung und Trennung der Metalle mit verschiedenen Maschinen grundsätzlich möglich ist“, beschreibt Zorn den Fortgang des Projekts.