Technologische Souveränität und Sicherung von Arbeitsplätzen in Deutschland, das nachhaltige Umdenken und Umsteuern bei der Nutzung von Rohstoffen – möglichst effizienter Einsatz und ressourcenschonende Nutzungskonzepte – sind große Herausforderungen, vor denen die Industriezweige in Europa und weltweit stehen. Insbesondere der Wandel weg vonfossil angetriebener Mobilität zu einer zukunftsfähigen, auf regenerativen Energieträgern aufbauenden Elektromobilität hat die Diskussion um den Ressourcenbedarf für die dafürnotwendigen Batterien verstärkt. Das Verbundprojekt IDcycLIB setzt genau hier mit zukunftsweisenden Konzepten an.

Traktionsbatterien sollen auch in Deutschland und Europa produziert werden

Mit steigenden Zulassungszahlen von Elektrofahrzeugen gewinnen nachhaltige Herstellung und Recycling von Traktionsbatterien an Gewicht – buchstäblich. Dank koordinierter gemeinsamer Forschungsanstrengungen sollen Batteriezellen zukünftig auch in Deutschland und Europa produziert werden können. Vor diesem Hintergrund müssen die Prozesse für die Zellherstellung so umweltfreundlich gestaltet und Batteriematerialien so effizient wie möglich zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Nur so kann batteriebasierte Elektromobilität wirklich zukunftsfest und nachhaltig werden. Das Know-how dafür kann auch ein entscheidender Wettbewerbsvorteil im Batteriemarkt werden, wenn – wie erwartet – die benötigten Ressourcen bei gleichzeitig steigender Nachfrage immer knapper und damit teurer werden.
Zum heutigen Stand ist jedoch relativ wenig bekannt von gebrauchten, das heißt in Fahrzeugen verbauten Traktionsbatterien, was z. B. ihre jeweiligen Bestandteile, ihre Zellchemie und ihren Zustand anbelangt – eine sprichwörtliche black box. Das macht das Recycling und die Wiederverwendung schwierig und teuer und damit wirtschaftlich unattraktiv. Entsprechend gering sind die bisher verfügbaren Recyclingkapazitäten.

Verbundprojekt IDcycLIB will Zell- und Batteriekonzepte digitalisieren

Außerdem sind bisher Zell- und Batteriekonzepte nicht gut für die Digitalisierung gerüstet. Das soll nun mit dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt IDcycLIB  (Innovationsplattform einer grünen, detektierbarenund direkt recycelbaren Lithium-Ionen Batterie) anders werden.

Im Projektkonsortium von IDcycLIB haben sich 12 Partner aus Industrie und Forschung zusammengeschlossen, um ein schlüssiges nachhaltiges und industrietaugliches Konzept für Batteriezellfertigung, -recycling und Aufbereitung transferfähig zu machen. Das Konzept baut auf fünf Säulen auf:

1. „Grüne“ Batteriezellen – wasserbasierte Herstellverfahren für Batterieelektroden und Funktionsmaterialien (Verzicht auf Lösemittel und bedenkliche Prozesschemikalien)
2. Design for Recycling – Batteriezellen sollen sich bereits durch ihr Design und die Beschaffenheit ihrer Komponenten leicht und automatisiert zerlegen lassen, die Funktionsmaterialien können einfach und kostengünstig sortiert und für die Wiederverwendung in neuen Batterien aufbereitet werden.
3. Detektierbarkeit/ Batteriepass/ digitaler Zwilling – die Zellkomponenten sind mit fälschungssicheren partikulären Markern codiert, die einfach ausgelesen werden können. Damit wird eine automatisierte Vorsortierung nach Zellchemismus und Bestandteilen möglich, Trenn- und Aufbereitungsprozesse lassen sich vereinfachen, Materialströme digital erfassen.
4. Effiziente Recyclingprozesse – schonende wasserbasierte elektrohydraulische Zerlegung und materialsensitive Sortierung mit neuartiger Zentrifugentechnologie sorgen für eine hohe Reinheit der zurückgewonnenen Materialfraktionen zur anschließenden Regeneration.
5. Entwicklungsbegleitende Nachhaltigkeitsbewertung: mittels Life Cycle Assessment und Life Cycle Costing, der Ableitung parametrisierter Modelle sowie der Entwicklung geeigneterSoftwaretools (LCA Calculator, Datenaustauschplattform) zur Bewertung und Steuerung digital erfasster Materialströme können der Weg zu einer nachhaltigen Entwicklung und Kreislaufführung von Batterien geebnet werden.

Mit diesen fünf Säulen will das Verbundprojekt IDcycLIB das Instrumentarium aufbauen und erproben, das in Zukunft eine nachhaltige Fabrikation und Nutzung und ein wirtschaftliches Recycling von Batteriezellen sowie ein digitales Datenmanagement ermöglicht. Die ressourcenschonende zirkuläre Wirtschaft (Circular Economy) wird damit für Lithium-Ionen-Batterien (LIB) nicht nur möglich, sondernauch ökonomisch attraktiv. Darüber hinaus werden auch Schnittstellen für zukünftige Innovationen – z. B. eine digitale Erfassung des Zellzustands – geschaffen. IDcycLIB soll so zum Abbau von Versorgungsrisiken sowie zur Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks und der Wirtschaftlichkeit von LIB beitragen.

Weitere Informationen zum Verbundprojekt IDcycLIB gibt es hier.