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

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.