LiFePO-Rec Projektvorstellung

Seit Juli 2020 fördert der Freistaat Sachsen über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung für zwei Jahre das LiFePo-Rec-Projekt zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) mit Li-Eisen-Phosphat-Beschichtungselementen (LFP). Gefördert werden in diesem Verbundvorhaben neben dem IART der TU Bergakademie Freiberg die zwei sächsischen mittelständischen Unternehmen AGRO Drisa GmbH Dresden und SRW metalfloat GmbH Espenhain.           

 

LFP-Batterien haben eine etwas geringere Speicher-dichte als NMC (Nickel-Mangan-Cobalt) basierte Systeme, kommen jedoch ohne Cobalt und Nickel aus. Als klassische Einsatzfälle für diesen Li-Batterietyp galten bisher stationäre Energiespeicher und Flurförderzeuge. Aus Verfügbarkeits- und Imagegründen empfehlen sich die LFP-Batterien für viele große Autohersteller mittlerweile aber zunehmend auch für einen Einsatz als Traktionsbatterien in der E-Mobilität, wie beispielsweise entsprechende Absichtserklärungen von VW und Tesla kürzlich zeigten. Aktuell liegt der Anteil der LFP-Batterien am Gesamtaufkommen an End-of-Life-LIB lt. Umweltbundesamt bei ca. 12 % (1.150 t). Unter Berücksichtigung ihres Siegeszuges als Starterbatterien für konventionelle Fahrzeuge und aktueller strategischer Entscheidungen europäischer und chinesischer Autohersteller ist ein kontinuierlicher Anstieg des Aufkommens auf bis zu 49 % (19.000 t) im Jahre 2030 zu erwarten. Aus der zunehmenden Dominanz LFP-basierter Batteriesysteme am Markt resultiert auch die Notwendigkeit, forschungsseitig entsprechende Recycling- und Entsorgungswege nachzuweisen, die sich wirtschaftlich in die industrielle Praxis überführen lassen. LFP-Batteriezellen sind vergleichsweise wertstoffarm, so dass ohne besonders werthaltige Bestandteile (Cobalt/Nickel) die Einhaltung der gesetzlich geforderten Recyclingquote von derzeit 50 % gefährdet ist. Eine Verarbeitung der LFP-Batterien über die aktuell verfügbaren Recyclingrouten wird von den Anlagenbetreibern (Pyrometallurgie oder mechanische Aufbereitung) gegenwärtig abgelehnt oder mit überproportional hohen Entsorgungsgebühren belegt, so dass hier Handlungsbedarf besteht.

 

Unter Berücksichtigung der Entwicklungen sollen im Rahmen des Projektes Verwertungsstrategien für diesen speziellen Batterietyp entwickelt werden, die auch wirtschaftlich darstellbar sind. In diesem Zusammenhang ist die Entwicklung einer dezentral organisierten Recyclingroute für LFP-Batterien mit markterfahrenen Recyclingspezialisten angedacht. Im Focus der arbeitsteilig agierenden Projektpartner werden deshalb insbesondere die Arbeitsschwerpunkte LIB-Vorbehandlung, Rückgewinnung möglichst hochwertiger Metall- (Cu, Al) und marktfähiger Schichtwerkstoffprodukte (Grafit, LFP) stehen.

 

Ein Forschungsschwerpunkt am IART ist hierbei die thermische LIB-Vorbehandlung zur Reduzierung der Brand- und Explosionsgefährdung bei der mechanischen Aufbereitung. Hierzu wurde eine thermische Vorbehandlungsanlage zur Abtrennung der leicht entflammbaren Lösungsmittel aufgebaut und in Betrieb genommen. Deren Entfernung bereits vor der Zerkleinerung erlaubt eine deutliche Reduzierung der Gefährdungspotentiale und die Vereinfachung der nachfolgenden Teilprozesse. Resultierend ergeben sich neben den aufbereitungstechnischen Vorteilen (hohe Rezyklatqualitäten, separate Elektrolyt-Lösungsmittel) auch Einsparpotentiale bezüglich logistischer Aktivitäten der beteiligten Recyclingpartner.

 

Ansprechpartner:

 

Dr.-Ing. Hans-Georg Jäckel (Projektleitung)

 

Prof. Dr.-Ing. Holger Lieberwirth

 

Dr.-Ing. Thomas Krampitz

 

Eric Trebeck

Demontierte Batterien
Logo des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung