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Projekt

IReKon

Identifikation und Rückgewinnung von Wertkomponenten aus Kondensaten beim Batterierecycling

Teilprojekt 3 von 3
Chemische Charakterisierung und thermodynamische Modellierung organischer Elektrolytlösungsmittel im Batterierecycling
Laufzeit
01.07.2026 - 30.06.2029
Ausführende Stelle
RPTU • LTD
Standort
Kaiserslautern
Fördersumme
458.584,00 €
Projektvolumen
458.584,00 €
Fördergeber
BMFTR
Inhaltliche Beschreibung des Teilprojektes
Kurzbeschreibung
  • Chemische Charakterisierung und thermodynamische Modellierung von Elektrolytlösungsmitteln im Batterierecycling mittels NMR-Fingerprinting und hybrider Stoffdatenmodelle

Ausführliche Beschreibung
Herausforderungen Und Ziele

Organische Elektrolytlösungsmittel (ELM) aus Altbatterien sind komplexe Mischungen unbekannter Komponenten, da neben den ursprünglich eingesetzten Lösungsmitteln und Additiven während des Betriebs eine Vielzahl von Zersetzungs- und Alterungsprodukten in geringen Konzentrationen entsteht. Daraus ergibt sich die zentrale Herausforderung des Recyclings: Die stoffliche Zusammensetzung des zu behandelnden Gemisches ist unbekannt. Ihre Kenntnis ist jedoch die Voraussetzung für die thermodynamische Modellierung und damit für die Auslegung und Optimierung von Verfahren zur Rückgewinnung wertvoller Bestandteile. Ziel des Teilprojekts ist es, etablierte Methoden der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und klassische thermodynamische Modelle mit Methoden des maschinellen Lernens (ML) zu kombinieren, um das Recycling der ELM zu ermöglichen.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Die Zusammensetzung der ELM wird zunächst mittels NMR-Spektrometer analytisch untersucht, um bislang unbekannte organische Nebenkomponenten strukturell aufzuklären und die Konzentration der Komponenten durch quantitative Messungen zu bestimmen. Darauf aufbauend wird das am Lehrstuhl für Thermodynamik an der RPTU entwickelte NMR-Fingerprinting, das Standard-NMR-Experimente mit ML-basierten Klassifikations- und Clusteringalgorithmen verknüpft, gezielt für ELM-Kondensate weiterentwickelt. Mit dieser Methode lassen sich auch Komponenten automatisiert und zuverlässig charakterisieren, für die keine manuelle Strukturaufklärung möglich ist. Die Ergebnisse werden mit weiteren Analyseverfahren (GC-FID, KF-Titration, IC) zusammengeführt und validiert. Die Methodik wird dabei so ausgelegt, dass die erhaltene Charakterisierung der Mischungen unmittelbar als Grundlage für die thermodynamische Modellierung der ELM dient. Auf dieser Basis werden die Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichte sowie, sofern erforderlich, weiterer Phasengleichgewichte in den Kondensaten modelliert. Die entwickelten Modelle fließen anschließend in die Prozesssimulation der fraktionierenden Batchrektifikation ein.

Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Die entwickelten Methoden und Modelle werden unmittelbar zur Auslegung und Simulation destillativer Aufarbeitungsverfahren für ELM-Kondensate im Batterierecycling genutzt und leisten damit einen Beitrag zu ressourceneffizienten Recyclingprozessen und zur Stärkung der Batteriezellproduktion in Deutschland. Darüber hinaus liefert der Aufschluss der im Kondensat vorliegenden Verunreinigungen Erkenntnisse über die Zersetzungsmechanismen in den Zellen, die für eine Optimierung der Rohstoffauswahl für neue Elektrolyte von großer Bedeutung sind. Die elektrochemische Charakterisierung der aufbereitenden Lösungsmittel erlaubt zudem Rückschlüsse auf die erforderlichen Spezifikationen dieser Rohstoffe.

Quelle: RPTU, Lehrstuhl für Thermodynamik (24.09.2026)

Projektbetreuung als
Ausführende Stelle

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau

Lehrstuhl für Thermodynamik

Erwin-Schrödinger-Str. 44

Gebäude 44

67663 Kaiserslautern

DE

zum Internetauftritt
Zuwendungsempfänger
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau

Gottlieb-Daimler-Str. 47

67663 Kaiserslautern

DE

zum Internetauftritt
Förderung

Förderkennzeichen: 03XPB068C

Fördergeber:

Bundesministerium für­ Forschung, Technologie und Raumfahrt
Referat T15: Batterieforschung; KIT

Projektträger:

Projektträger Jülich
Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Förderprofil:

Technologie- und Innovationsförderung

Förderart:

Direkte Projektförderung

Leistungsplansystematik:

Li-Ionen-Batterien


Dieses Projekt ist Teil des Verbundprojekts
Weitere Teilprojekte des Verbundvorhabens
Teilprojekt 1
Laufzeit:

01.07.2026 - 30.06.2029

Förderkennzeichen:

03XPB068A

Ausführende Stelle

Technische Universität Braunschweig

Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik

Langer Kamp 7

38106 Braunschweig

DE

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Teilprojekt 2
Laufzeit:

01.07.2026 - 30.06.2029

Förderkennzeichen:

03XPB068B

Ausführende Stelle
PreZero Battery Recycling GmbH

Brüsseler Str. 10

49716 Meppen

DE


Dieses Projekt ist Teil der Förderinitiative
B@TS

Forschung und Entwicklung an Batterietechnologien für technologisch souveräne, wettbewerbsfähige und nachhaltige Batteriewertschöpfungsketten

  • Bekanntmachung zu B@ts (Bundesanzeiger vom 21.09.2023)

  • Erste Änderung zu B@ts (Bundesanzeiger vom 28.03.2024)

  • Zweite Änderung zu B@ts (Bundesanzeiger vom 02.10.2024)

  • Im Folgenden sind Begriffe zusammengefasst, welche die Arbeiten im Teilprojekt beschreiben sollen.
    Teilprojektleitung

    Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau

    Lehrstuhl für Thermodynamik

    Erwin-Schrödinger-Str. 44

    Gebäude 44

    67663 Kaiserslautern

    DE

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    Teilprojektleiter*in

    Herr

    Prof. Dr. Fabian Jirasek
    +49 631 205-4685
    fabian.jirasek@rptu.de
    Pressekontakt
    Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
    Universitätskommunikation
    Gottlieb-Daimler-Str. 47
    67663 Kaiserslautern
    Rheinland-Pfalz
    +49 631 205-4367
    presse@rptu.de
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    Verbundprojektkoordination

    Technische Universität Braunschweig

    Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik

    Langer Kamp 7

    38106 Braunschweig

    DE

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    Verbundprojektkoordinator*in

    Herr

    Dr. Sven Gutperl
    +49 531 391-2782
    Pressekontakt
    Technische Universität Braunschweig
    Stabsstelle Presse und Kommunikation
    Universitätsplatz 2
    38106 Braunschweig
    Niedersachsen
    +49 531 391-4125
    presse@tu-braunschweig.de
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