Ressourcenschonung

Die boomende Elektromobilität führt weltweit zu einer stark wachsenden Nachfrage nach hochleistungsfähigen Lithium-Ionen-Batterien. Gleichzeit sind die natürlichen Rohstoffe begrenzt, ebenso wie die wirtschaftlich sinnvollen Recyclingkonzepte für gebrauchte Batterien. Dieses Problem wollen XALT Energy und das ReCell Center* jetzt in ihrem gemeinsamen Projekt lösen: Ziel ist es, ein einfaches Trennverfahren zu entwickeln, das ein direktes Recycling von gebrauchten Elektrodenmaterialien in neue Batterieelektroden ermöglicht. Dadurch lassen sich die großen Mengen an natürlichen Rohstoffen, die für die Batterieherstellung benötigt werden, deutlich reduzieren. Da sich zudem die Lieferketten für kritische Materialien wie Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide (NMC) noch im Aufbau befinden, könnte ein fortschrittliches Recycling die Menge der weltweit zu transportierenden Materialien erheblich verringern und damit die Emissionen während des Transports ebenso senken wie die Energiekosten. Außerdem würde ein Recyclingverfahren die Kosten für die Batteriehersteller verringern. Während der Zusammenarbeit mit dem ReCell Center stellt XALT Energy Altbatterien zur Verfügung und führt Proof-of-Concept-Tests durch.

Die Experten von XALT Energy im Entwicklungszentrum des Unternehmens in Auburn Hills haben mit dem Verfahren des ReCell Centers recycelte NMC-Elektroden getestet. „Die Ergebnisse sehen vielversprechend aus“, sagt John Camardese, Director of Cell Development bei XALT. „Mit dieser Technologie könnten wir unseren beschichteten Schrott direkt recyceln, um teures NMC für die Verwendung im Slurry zurückzugewinnen. Das wäre ein echter Wendepunkt.“

Der richtige Zeitpunkt

Die innovative Technologie des ReCell Centers kommt für die Batteriehersteller genau zur richtigen Zeit: Weltweit werden Maßnahmen zur Förderung nachhaltiger Energien angestoßen, um CO₂-Emissionen zu senken. Dementsprechend investieren Schlüsselindustrien wie beispielsweise die Transportbranche verstärkt in alternative Antriebstechnologien. Den Branchenanalysten von IHS Markit zufolge wird die weltweite Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien voraussichtlich von 230 GWh im Jahr 2020 auf 1.700 GWh im Jahr 2030 steigen, wobei ein Großteil dieser Nachfrage auf neue, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge entfällt. Bei dieser Wachstumsrate, so die Analysten, wird das Batterie-Recycling drastisch steigen müssen, um mit der Materialnachfrage Schritt zu halten.

Diese Einschätzung teilen auch die Wissenschaftler des ReCell Centers des US-Energieministeriums im Argonne National Laboratory in Illinois und dem Oak Ridge National Laboratory in Tennessee. Zur Lösung des Problems starteten sie ein Grundlagenforschungsprogramm zur Entwicklung eines neuen Recyclingverfahrens. Dieses trennt im Gegensatz zu den bestehenden hydro- und pyrometallurgischen Verfahren zyklusgeschädigte Nickel-Mangan-Kobalt-Folienbeschichtungen ab und bereitet sie für die Wiederverwendung in neuen Batterien auf. Die Wissenschaftler wandten sich an XALT Energy, um für die Versuche notwendige Altbatterien zu bekommen.

„Im Moment gibt es noch nicht viele Altbatterien aus Elektrofahrzeugen, weil sie so lange halten“, erläutert Jeff Spangenberger, Director des ReCell Centers. „Wir waren auf der Suche nach Batteriematerialien, um unsere Technologie, die noch in den Kinderschuhen steckt, weiterzuentwickeln. Dank des beschichteten Folienschrotts und der verbrauchten Pouch-Zellen, die XALT Energy uns zur Verfügung gestellt hat, konnten wir das Recyclingprogramm realisieren.“

Die Vorteile einer einfachen Trennung