Batterierecycling

Die Entwicklung einer effizienten Kreislaufwirtschaft für Lithium-Ionen-Batterien gewinnt vor dem Hintergrund der wachsenden Elektromobilität und der begrenzten Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe zunehmend an Bedeutung. Ein zentraler erster Prozessschritt im Recycling ist die sichere Deaktivierung von Batteriezellen und -modulen. Üblicherweise erfolgt dies durch kontrolliertes elektrisches Entladen oder durch zeitaufwendige Selbstentladung in Salzwasserlösung. Diese Verfahren stoßen jedoch insbesondere bei beschädigten oder instabilen Batterien an ihre Grenzen, da diese ein erhöhtes Risiko für thermisches Durchgehen, Entzündung und schwer kontrollierbare Reaktionen aufweisen. Entsprechend gelten für Transport und Lagerung solcher Batterien hohe sicherheitstechnische Anforderungen.

Otto Junker Solutions hat hierfür eine thermische Lösung entwickelt, die eine kontrollierte Deaktivierung kompletter Batteriemodule ermöglicht. In einem speziell ausgelegten Batch-Pyrolyseofen werden die Module unter definierten Prozessbedingungen erhitzt. Dabei öffnen sich die Zellen kontrolliert, flüchtige Bestandteile wie Elektrolyte werden ausgetrieben und das Material wird gleichzeitig getrocknet. Der Ofen ist so konstruiert, dass er auch auftretenden Druckspitzen beim Öffnen der Batterien sicher standhält. Nach der thermischen Behandlung liegt ein stabiler, nicht reaktiver Zustand vor, sodass die Module ohne erhöhte Sicherheitsanforderungen transportiert und weiteren Recyclingprozessen zugeführt werden können.

Die bestehende Anlage ist als Batchsystem ausgeführt und eignet sich insbesondere für Anwendungen in Forschung und Pilotmaßstab. Ein Demonstrator ist an einem Institut der RWTH Aachen installiert und kann für Versuche und Prozessentwicklungen genutzt werden. Neben der Batteriedeaktivierung ist der Ofen auch für allgemeine Batch-Pyrolyseprozesse einsetzbar, beispielsweise zur thermischen Konditionierung komplexer Reststoffe.

Erste Versuche zur Deaktivierung von Batteriemodulen wurden bereits erfolgreich durchgeführt, wobei die eingesetzten Module aus sicherheitstechnischen Gründen vorab elektrisch entladen wurden. Die Übertragbarkeit auf nicht entladene oder beschädigte Batterien ist Gegenstand weiterer Untersuchungen und Entwicklungen.

Aufbauend auf dem bestehenden Batchkonzept besteht perspektivisch die Möglichkeit, kontinuierliche Ofensysteme für höhere Durchsätze zu entwickeln. Entsprechende Konzepte liegen vor und können projektbezogen gemeinsam mit industriellen Partnern weiterentwickelt werden. Ziel ist es, durch kontinuierliche Prozessführung einen höheren Automatisierungsgrad, eine verbesserte Energieeffizienz pro Modul sowie eine optimierte Abgasbehandlung zu erreichen und die Integration in industrielle Recyclinglinien zu erleichtern.