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Entwicklung einer industriellen Batterierecycling-Prozessstraße zur automatischen Zustandsklassifizierung, Entladung und robotergestützten Gehäusedemontage von gebrauchten hochkapazitativen Lithium-Ionen Batterien

HAHN Automation GmbH

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HAHN Automation Group GmbH

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Bundesministerium für Bildung und Forschung

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 511: Neue Werkstoffe, Nanotechnologie; KIT

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 523: Werkstoffinnovationen, Batterie; Hereon, KIT

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 525: Batterieforschung; KIT

Referat 525: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt Referat 525: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt

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Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich

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[verbundprojekt]

[Verbundprojekt]

SCHUNK GmbH & Co. KG

SCHUNK SE & Co. KG

Digital & Media

Das PEM der RWTH Aachen University ist im Projekt in allen Arbeitspaketen eingebunden und begleitet diese aus Sicht einer Forschungseinrichtung mit Expertise im Bereich der Demontage und des Recyclings von Batterien. Auf Basis der umfangreichen Forschung zum Thema Batteriedemontage, welche unter anderem über die Erkenntnisse im Forschungsvorhaben DemoSens in dieses Projekt einfließen, werden hier Aufgaben bei der Auswahl, Analyse und Demontage der Batteriesysteme im AP1 übernommen sowie inhaltliche Tätigkeiten bezüglich der System- und Prozesstechnologieentwicklung. Aufgrund der erworbenen Produkt- und Prozesskenntnis von Batteriesystemen, ihren Komponenten und den einzelnen Fügeverbindungen sowie der für eine Demontage benötigten Infrastruktur wie Entladevorrichtungen und „Battery Test Center“ (BTC) liefert das PEM einen essentiellen Mehrwert für die Erreichung der Projektziele.

Wirtschaftliche Erfolgsaussichten:
Die Demontage von Batteriepacks und die Integration in nachfolgende Prozessschritte sind ein integraler Bestandteil der Forschungsziele. Eine automatisierte Demontage kann zu einer verkürzten Taktzeit und mehr Sicherheit innerhalb der Demontage von Batteriepacks führen. Hinzukommt, dass mehr Produkte und Wertstoffe gewonnen werden können, welche am Ende der Recyclingprozesskette eine höhere Qualität besitzen.

Wissenschaftliche und technische Erfolgsaussichten:
Das beschriebene Projektvorhaben verspricht erstmals die vollständige Automatisierung von komplexen Demontageschritten von Batteriesystemen. Des Weiteren wird erstmalig bewertet, inwieweit sich Batteriesystemarchitektur, Demontagegrad und Entladetiefe auf die Qualität des Schreddergutes auswirken. Daraus können Handlungsempfehlungen für die Industrie in Bezug auf Recyclingprozessrouten gezogen werden. Durch die Automatisierung der Demontage ergeben sich große Skalierungs- und Kostensenkungspotentiale im Rahmen der Verwertung von Batteriesystemen.
Des Weiteren fließen im vorliegenden Projekt die Thematiken der nachgelagerten Prozesse, des Schredderns und Sortierens, sowie die Untersuchung der mechanischen Zerkleinerung in Abhängigkeit zur Entladetiefe ein. Dadurch kann der Demontageprozess optimal bewertet werden.

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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Presse und Kommunikation

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Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

Presse und Medien

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

Herr Prof. Dr. Achim Kampker

Prof. Dr.

Die BASF Battery Materials and Recycling Schwarzheide GmbH (nachfolgend: BASF) übernimmt in diesem Konsortium eine übergeordnete Rolle und unterstützt das Vorhaben aus der Sicht der Recyclingindustrie, vor allem in Bezug auf kritische und sicherheitsrelevante Prozessschritte, sowie hinsichtlich Wechselwirkungen der Demontage von XEV-Batteriesystemen mit dem mechanischen Recycling und dem Batteriedesign.

Kernaspekt der Beteiligung ist die Mitwirkung an der Konzeptionierung der Demontageanlage und Einzelprozessen, sowie deren Sicherheitsaspekten. Ebenfalls spielt die Entwicklung einer übergeordneten Methodik zur Prozessführung, -bewertung und Entscheidungsfindung eine wichtige Rolle.
BASF beteiligt sich hierbei auch an der Demontage von Batteriesystemen, sowie der Auswertung dieser Demontagen und den abgeleiteten Richtlinien für ein recyclinggerechtes Batteriedesign im Sinne eines Öko-Designs.
Die Innovationen, welche diesem Projekt entspringen liegen insbesondere im Bereich der automatisierten Demontage. Durch die Zusammenarbeit aller notwendigen Akteure zur Entwicklung von Serienlinien, wird das Projekt befähigt eine Anlage im Pilotmaßstab (TRL 6-7) zur automatisierten Demontage zu entwickeln. Dabei werden alle notwendigen Aspekte zur Greif- und Fördertechnik, Prozessauslegung und -steuerung, zum Anlagenbau und zur Verwendung der Anlage abgedeckt. Zur Bewertung der Demontagegrade wird ein Schredder Prozess im Labormaßstab (TRL 4-5) dem Demontageprozess angegliedert. 
Hierzu trägt BASF durch Erfahrungen in der Demontage von Batteriesystemen und dem Aufbau von gesamtheitlichen Recyclinganlagen bei und erweitert diese Kompetenzen hinsichtlich der Prozessautomatisierung und Sicherheitseinrichtungen im Prozess. Auch im Kontext der Schnittstelle zu modernen Batteriedesigns und den nachgelagerten Recyclingprozessen werden wertvolle Aspekte eingebracht, die vor allem im Feld der Industrialisierung und zukünftigen Veränderungen der Batteriedesigns, sowie der hieraus folgenden Konsequenzen ausgebaut werden können.

Die Wirtschaftlichkeit des Batterierecyclings wird von verschiedenen Faktoren bestimmt. Dabei ist der Materialwert der Batterien und Batteriematerialien innerhalb der Wertschöpfung eines Elektrofahrzeugs wichtig. Daraus ergibt sich ein Potential für komplexe und möglichst automatisierte Recyclingprozesse, welche zu niedrigen Kosten große Mengen wertvoller Batterierohstoffe wie Nickel, Kobalt oder Lithium wiedergewinnen können. Durch den Beitrag des Recyclings kann sich so unter anderem der Marktpreis für Batterierohstoffe stabilisieren und die Verfügbarkeit verbessern. Zusätzlich wird dadurch eine nationale bzw. innereuropäische nachhaltige Batteriematerialproduktion ermöglicht.
Die Demontage von Batteriepacks und die Integration in Vorbehandlungs-Prozessketten, wie sie innerhalb des Forschungsvorhabens DemoRec vorgeschlagen werden, sind dabei ein integraler Bestandteil dieser Ziele. Eine automatisierte Demontage kann zu einer verkürzten Taktzeit und mehr Sicherheit innerhalb der Behandlung von Batteriepacks führen. Hinzukommt, dass mehr Produkte und Wertstoffe gewonnen werden können, welche am Ende der Recyclingprozesskette eine im Vergleich zur Primärgewinnung höhere Qualität besitzen. 
Zusätzlich sind einige der am Forschungsvorhaben DemoRec beteiligten Partner Industrieunternehmen wie u. A. Hahn Automation, welche großes wirtschaftliches Interesse an den vorgeschlagenen Forschungszielen haben, um diese Industriell in Folge des Projekts umsetzen zu können.

Laufzeit	01.09.2023 - 31.08.2026
Projektkoordination	HAHN
Standort	Rheinböllen
Projektbeteiligte	BASF Schwarzheide RET RWTH Aachen • PEM SCHUNK
Fördersumme	4.103.113,00 €
Projektvolumen	k. A.
Fördergeber	BMFTR

Projekt

DemoRec

Entwicklung einer industriellen Batterierecycling-Prozessstraße zur automatischen Zustandsklassifizierung, Entladung und robotergestützten Gehäusedemontage von gebrauchten hochkapazitativen Lithium-Ionen Batterien

Projektbeteiligte

Teilprojekt 1

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

HAHN Automation Group GmbH

Teilprojekt 2

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

SCHUNK SE & Co. KG

Teilprojekt 3

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

Teilprojekt 4

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

BASF Battery Materials and Recycling Schwarzheide GmbH

Teilprojekt 5

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Reckelberg Environmental Technologies GmbH

Förderung

Dieses Projekt ist Teil der Förderinitiative

SynBatt

Verbundprojektkoordination

HAHN Automation Group GmbH

Verbundprojektkoordinator*in