Sensoren und Kameras zeichnen die Prozesse auf und senden die Daten künftig an eine Datenbank zur Auswertung durch künstliche Intelligenz.
Das macht das Recycling effizienter und wirtschaftlich attraktiver. Die TU Bergakademie Freiberg ist damit die erste Forschungseinrichtung in Deutschland, die Recycling-Forschung an einer onlinefähigen Shredder-Anlage in Verbindung mit einer speziellen Forschungsdatenbank betreibt.
Batteriezellen in einem Schritt zerkleinern
In dieser Datenbank sammeln sich nicht nur die Ergebnisse aus der Anlage. Viele weitere Daten von der TU Bergakademie und ihren Partnern am Standort Freiberg, wie dem Helmholtz-Institut Freiberg und dem Fraunhofer THM, finden hier zusammen.
Die Schredder-Anlage ermöglicht es, ausgediente Batteriezellen bis zu einem Gewicht von 2.500 g in einem Schritt zu zerkleinern. Dabei entstehen Partikel zwischen 0 und 20 mm. Insbesondere feine Partikel, die sogenannte Schwarzmasse. Diese enthält die wertvollen Rohstoffe Nickel und Kobalt oder Lithium.
„Unser Ziel ist es, diese Materialien möglichst vollständig zu gewinnen. Ab 2027 beziehungsweise 2031 wird dies durch die Neufassung der europäischen Batterieverordnung für die Entsorgung und Wiederverwertung von Batterieabfällen erforderlich. Wichtig ist in diesem Zusammenhang die Qualität der Schwarzmasse. Verunreinigungen durch weitere Bestandteile der Batteriezelle wie Aluminium und Kupfer oder Kunststoff sollen vermieden werden. Die neue Anlage ermöglicht es uns, umfangreiche experimentelle Studien durchzuführen und so die Qualität der Schwarzmasse zu optimieren“, sagt Professor Urs Peuker, Direktor des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik an der TU Bergakademie Freiberg.
Entladene Batterien sicher zerkleinern
Die neue Shredder-Technologie wird sowohl für Gerätebatterien aus Powertools oder E-Bikes als auch für größere Zellen aus Elektro- und Hybridfahrzeugen genutzt. Die finale Schwarzmasse wird durch weitere, im Pilotmaßstab durchgeführte Schritte, wie Sieben und Sichten oder Magnetscheidung, erzeugt. Der nun verfügbare Shredder ermöglicht das sichere und nachhaltige Zerkleinern entladener Batterien ermöglicht.
„Ein weiterer Vorteil der Anlage ist die geschlossene Bauweise. Die leichtflüchtigen Elektrolyte, die beim Zerkleinern der Batterien austreten, können damit wiedergewonnen werden. Dadurch steigt zum einen die Prozesssicherheit und zum anderen die Recyclingquote aller Bestandteile“, erklärt Alexandra Kaas, Gruppenleiterin für Recycling.
Komplexe Batterien erfordern neue Recycling-Prozesse
Im Sommer begannen die ersten Tests zum Schreddern der Batterien. Die Hoffnung: Neue Sensoren sorgen für die Anbindung der Shredder-Anlage an Datenbanken und dienen der Datenanalyse mittels künstlicher Intelligenz.
„Batterie-Recycling, ist komplexer geworden und die klassischen einfachen Methoden und Werkzeuge stoßen an ihre Grenzen. An der für Sachsen wichtigen Leittechnologie der Elektromobilität entwickeln und demonstrieren wir die Zukunft der Recycling-Technologien“, erklärt Peuker. „Das geht nur mit Live-Datenerfassung, Big Data und KI!“
Die Forschungsanlage wurde im Rahmen des Projekts „InfraDatRec“ angeschafft und erhielt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) insgesamt rund 7 Millionen Euro.
