Projekt „HVBatCycle“: Volkswagen will Batterien erstmals mehrfach recyceln

Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft wollen nachweisen, dass die wertvollsten Bestandteile von Antriebsbatterien durch Recycling mehrfach nacheinander zurückgewonnen und wiedereingesetzt werden können. Das Forschungskonsortium „HVBatCycle“ hat das Ziel, Kathodenmetalle, Elektrolyt und Graphit dauerhaft im geschlossenen Materialkreislauf („Closed Loop“) zu führen.

Unter Führung des Volkswagen-Konzerns arbeiten Unternehmen zusammen mit Forschern der RWTH Aachen University, TU Braunschweig sowie dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik drei Jahre lang an der Erforschung und Entwicklung der erforderlichen Prozesse. Das Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

„Das Recycling von Batterien und Produktionsausschüssen trägt entscheidend dazu bei, die Rohstoffversorgung unserer geplanten Fabriken sicherzustellen. Durch das Projekt HVBatCycle wird eine ganzheitliche Betrachtung der Recyclingprozesse und dadurch die Umsetzung des Closed Loop der Batteriematerialien vorbereitet“, so Sebastian Wolf von Battery Volkswagen AG.

Um weniger Materialien aus primären Quellen wie Minen oder Salaren nutzen zu müssen, sollen bei HVBatCycle wesentliche Rohstoffe nicht nur einmal, sondern mehrfach zurückgewonnen werden. Dazu werden Batteriezellen aus recyceltem Material nochmals recycelt. In dem Projekt will man außerdem nachweisen, dass auch mehrfache Recyclingdurchläufe keinen Einfluss auf die Materialqualität haben. „Das Schließen des Kreislaufs erfordert komplexe interdisziplinäre Prozesse. Für eine effiziente, ökologisch und ökonomisch sinnvolle Verwertung müssen alle Verfahren aufeinander abgestimmt sein, um unter höchsten Sicherheitsanforderungen sortenreine und qualitativ hochwertige Sekundär-Materialien zu erzeugen. Dabei geht es insbesondere um Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit“, heißt es.

Im Konsortialprojekt steht das mechanisch-hydrometallurgische Recycling im Fokus, wovon sich die Akteure einen geringen Energiebedarf und die Möglichkeit zu einer vergleichsweise einfachen dezentralen Verteilung bestimmter Prozesse in Europa versprechen. Das begünstige eine lokale Kreislaufwirtschaft und sichere strategisch wichtige Rohstoffe, was die Abhängigkeit Europas von anderen Regionen der Welt deutlich reduziere, so Volkswagen in einer Mitteilung. HVBatCycle solle effiziente Verfahren und innovative Lösungen aufzeigen, die den Aufbau einer „End-to-End“-Wertschöpfungskette mit hoher Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitig möglichst hoher Recycling- und Energieeffizienz und minimalen Umweltbelastungen gewährleisten.

Automatisierung im Fokus

Konkrete innovative Entwicklungsansätze liegen laut Volkswagen in einer bedarfsgerechten, das heiße wirtschaftlich optimierten Entladung und einer weitgehend automatisierten Demontage von rückläufigen Batteriesystemen bis auf Zell- oder Elektrodenebene. Dazu zähle auch eine nahezu verlustfreie Trennung von Aktivmaterial und Trägerfolien sowie die Rückgewinnung von Graphit und leichtflüchtiger Elektrolytbestandteile.

Bei der folgenden hydrometallurgischen Aufbereitung der „Schwarzen Masse“ aus Graphit und Batteriemetallen durch Wasser und chemische Lösemittel stehe eine frühe und selektive Extraktion des Lithiums in löslicher Form sowie die Laugung, Fällung und Raffination enthaltener Metalle als Mischhydroxid-Konzentrat im Vordergrund. Dabei solle in Zusammenhang mit der erneuten Materialsynthese von kathodischem Aktivmaterial untersucht werden, ob die Auftrennung von Metallverbindungen wirklich erforderlich ist, um neues, vollumfänglich leistungsstarkes Kathodenmaterial herzustellen.

Die Forschungsarbeiten zur Aufbereitung des Elektrolyten und des Graphits sollen durch die Entwicklung von geeigneten Verfahren zeigen, dass auch wichtige Elektrolytbestandteile und das Graphit effizient aufbereitet und wieder in batterietauglicher Qualität in der Zellproduktion eingesetzt werden können. „Sämtliche Verfahrensschritte werden ganzheitlich von einer ökologischen und wirtschaftlichen Lebenszyklusanalyse begleitet“, erklärt Volkswagen.