Direktrecycling von Lithium-Eisenphosphat-Batterien mithilfe einer optimierten Schwarzmasse-Gewinnung

Bedingt durch die Energiewende und damit verbundene rechtliche Forderungen (neue EU-Batterieverordnung) nach geschlossenen Stoff- und Materialkreisläufen besteht für die deutsche und europäische Industrie im Bereich der Elektromobilität und Energiespeicherung ein dringender Handlungsbedarf bezüglich des Recyclings ausgedienter Lithiumionen-Batterien (LIB).

Bisherige Aktivitäten fokussieren sich weitestgehend auf die Rückgewinnung der ökonomisch attraktiven Rohstoffe Nickel und Kobalt aus den Kathodenmaterialen NCM und NCA. Für das DiLiRec-Konsortium bietet dagegen Lithium-Eisenphosphat (LFP), trotz des geringeren Wertgehaltes, sehr aussichtsreiche Ansätze für einen neuen, effizienten Recyclingprozess. Im Gegensatz zu NCM und NCA werden für die Rückgewinnung des Lithiums bei LFP weniger aufwendige hydrometallurgische Schritte und Resynthese benötigt, wenn man es schafft die LFP-Schwarzmasse einem Direktrecycling zuzuführen. Voraussetzung dafür ist allerdings eine hohe Trennschärfe in den vorgelagerten mechanischen Prozessschritten. Dies wird im Projekt DiLiRec durch eine sensorgestützte Erkennung und Sortierung von verschiedenen LFP-Rundzellen sowie einer automatisierten Demontageanlage (Produkt: Jelly Roll oder separierte Elektrodenfolien) und optimierten Entschichtungsverfahren (nass- und trockenmechanisch) erreicht. Die erhaltene Schwarzmasse wird untersucht und der stofflichen Verwertung (Direktrecycling und hydrometallurgische Li-Gewinnung) zugeführt. Anschließend werden die rezyklierten Aktivmaterialien auf ihre elektrochemischen Eigenschaften hin untersucht und bewertet. Mithilfe der Innovationen aus dem Projekt wird ein wirtschaftlich tragfähiges LFP-Recyclingverfahren entwickelt, dass im Sinne eines geschlossenen Stoffkreislaufes den Vorgaben der EU-Batterie-Direktive erfüllt und zur Rohstoffsicherung des Automobil-Landes Deutschland nachhaltig beiträgt.