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Technologische Souveränität und Sicherung von Arbeitsplätzen in Deutschland, das nachhaltige Umdenken und Umsteuern bei der Nutzung von Rohstoffen – möglichst effizienter Einsatz und ressourcenschonende Nutzungskonzepte – sind große Herausforderungen, vor denen die Industriezweige in Europa und weltweit stehen. Insbesondere der Wandel weg von fossil angetriebener Mobilität zu einer zukunftsfähigen, auf regenerativen Energieträgern aufbauenden Elektromobilität hat die Diskussion um den Ressourcenbedarf für die dafür notwendigen Batterien verstärkt. Das Verbundprojekt IDcycLIB setzt genau hier mit zukunftsweisenden Konzepten an.
Mit steigenden Zulassungszahlen von Elektrofahrzeugen gewinnen nachhaltige Herstellung und Recycling von Traktionsbatterien an Gewicht – buchstäblich. Dank koordinierter gemeinsamer Forschungsanstrengungen sollen Batteriezellen zukünftig auch in Deutschland und Europa produziert werden können. Vor diesem Hintergrund müssen die Prozesse für die Zellherstellung so umweltfreundlich gestaltet und Batteriematerialien so effizient wie möglich zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Nur so kann batteriebasierte Elektromobilität wirklich zukunftsfest und nachhaltig werden. Das Know-how dafür kann auch ein entscheidender Wettbewerbsvorteil im Batteriemarkt werden, wenn – wie erwartet – die benötigten Ressourcen bei gleichzeitig steigender Nachfrage immer knapper und damit teurer werden.
Zum heutigen Stand ist jedoch relativ wenig bekannt von gebrauchten, das heißt in Fahrzeugen verbauten Traktionsbatterien, was z. B. ihre jeweiligen Bestandteile, ihre Zellchemie und ihren Zustand anbelangt – eine sprichwörtliche black box. Das macht das Recycling und die Wiederverwendung schwierig und teuer und damit wirtschaftlich unattraktiv. Entsprechend gering sind die bisher verfügbaren Recyclingkapazitäten. Außerdem sind bisher Zell- und Batteriekonzepte nicht gut für die Digitalisierung gerüstet. Das soll nun mit dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt IDcycLIB (Innovationsplattform einer grünen, detektierbaren und direkt recycelbaren Lithium-Ionen Batterie) anders werden.
Fünf Säulen für einen nachhaltigen und wirtschaftlichen Batteriekreislauf
Im Projektkonsortium von IDcycLIB haben sich 12 Partner aus Industrie und Forschung zusammengeschlossen, um ein schlüssiges nachhaltiges und industrietaugliches Konzept für Batteriezellfertigung, -recycling und Aufbereitung transferfähig zu machen. Das Konzept baut auf fünf Säulen auf:
„Grüne“ Batteriezellen
Wasserbasierte Herstellverfahren für Batterieelektroden und Funktionsmaterialien (Verzicht auf Lösemittel und bedenkliche Prozesschemikalien)
Design for Recycling
Batteriezellen sollen sich bereits durch ihr Design und die Beschaffenheit ihrer Komponenten leicht und automatisiert zerlegen lassen, die Funktionsmaterialien können einfach und kostengünstig sortiert und für
die Wiederverwendung in neuen Batterien aufbereitet werden.
Detektierbarkeit/ Batteriepass/ digitaler Zwilling
Die Zellkomponenten sind mit fälschungssicheren partikulären Markern codiert, die einfach ausgelesen werden können. Damit wird eine automatisierte Vorsortierung nach Zellchemismus und Bestandteilen möglich, Trenn- und Aufbereitungsprozesse lassen sich vereinfachen, Materialströme digital erfassen.
Effiziente Recyclingprozesse
Schonende wasserbasierte elektrohydraulische Zerlegung und materialsensitive Sortierung mit neuartiger Zentrifugentechnologie sorgen für eine hohe Reinheit der zurückgewonnenen Materialfraktionen zur anschließenden Regeneration.
Entwicklungsbegleitende Nachhaltigkeitsbewertung
Mittels Life Cycle Assessment und Life Cycle Costing, der Ableitung parametrisierter Modelle sowie der Entwicklung geeigneter Softwaretools (LCA Calculator, Datenaustauschplattform) zur Bewertung und Steuerung digital erfasster Materialströme kann der Weg zu einer nachhaltigen Entwicklung und Kreislaufführung von Batterien geebnet werden.
Mit diesen fünf Säulen will das Verbundprojekt IDcycLIB das Instrumentarium aufbauen und erproben, das in Zukunft eine nachhaltige Fabrikation und Nutzung und ein wirtschaftliches Recycling von Batteriezellen sowie ein digitales Datenmanagement ermöglicht. Die ressourcenschonende zirkuläre Wirtschaft (Circular Economy) wird damit für Lithium-Ionen-Batterien (LIB) nicht nur möglich, sondern auch ökonomisch attraktiv. Darüber hinaus werden auch Schnittstellen für zukünftige Innovationen – z. B. eine digitale Erfassung des Zellzustands – geschaffen.
IDcycLIB soll so zum Abbau von Versorgungsrisiken sowie zur Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks und der Wirtschaftlichkeit von LIB beitragen.
Weitere Projektinformationen
Dieses Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
Laufzeit
01.10.2021 – 30.09.2024
Förderkennzeichen
03XP0393A-J
Partner
Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH (Koordinator)
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg
Polysecure GmbH
Pure Devices GmbH
MAB Recycling GmbH
iPoint-systems GmbH
IFU Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH
EurA AG
BASF SE (assoziierter Partner)
Leclanché GmbH (assoziierter Partner)
Kontakt
Felix Seiser, CEPA (Projektkoordinator)
Felix Seiser, CEPA
Dr. Andreas Flegler, Fraunhofer ISC
https://www.isc.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/IDcycLIB-...
https://www.fzeb.fraunhofer.de/en/project-examples/IDcycLIB-innovation-platform-...
IDcycLIB will Batteriekreisläufe effizient und attraktiv machen.
Katrin Selsam
Fraunhofer ISC
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Chemie, Elektrotechnik, Maschinenbau, Umwelt / Ökologie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsprojekte, Kooperationen
Deutsch
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