Projekt 1

Die Novelle der Batterieverordnung fordert höhere Recyclingeffizienzen für LIB (65 Gew.-% bis Ende 2025 bzw. 70 Gew.-% bis Ende 2030) und Verwertungsquoten von

• Li: 50 % (Ende 2027) und 80 % (Ende 2031) sowie
• Co, Ni und Cu: 90 % (2027) als auch 95 % (2031).

Nachdem bei kommerziellen Recyclingprozessen, speziell in der Pyrometallurgie, der Graphit – ein weiterer von der Europäischen Kommission definierter kritischer Rohstoff (CRM) – aus den LIB-Zellen in Form von CO₂-Emissionen verloren geht, werden neue Recyclingkonzepte für LIB gebraucht. In der hydrometallurgischen Verarbeitung von Aktivmaterialien lösen sich die Metalloxide, während der Graphit als fester Rückstand abfiltriert wird. Die Qualität der entstehenden Graphitfraktion ist gering und für manche der gelösten Elemente erweist sich der Aufwand an Präzipitationsmitteln als unwirtschaftlich hoch.

Daher wurde eine Schaumflotation angewandt, um den Graphit in hoher Qualität zu separieren und gleichzeitig die Recyclingfähigkeit der Metalloxide zu verbessern. Die herausfordernden Eigenschaften des Aktivmaterials, v.a. die Feinkörnigkeit, verlangten systematische Studien geeigneter Sammler, Schäumer und Modifikatoren. Die Charakterisierung des abgetrennten Graphits gab Aufschluss über dessen Qualität und Einsetzbarkeit in der Batteriezellproduktion oder in anderen Anwendungen, wie beispielsweise in der Stahlindustrie als alternatives Reduktionsmittel oder als Sekundärrohstoff in der Feuerfestherstellung.

Gleichzeitig entstanden Prozesswässer bei der Flotation, die einen bestimmten Anteil an gelaugten Elementen beinhalteten. Aufgrund der Bestrebungen bei FuLIBatteR, die Recyclingeffizienz von CRM zu erhöhen, war die Rückgewinnung derselben von Interesse. Eine vielversprechende Technologie zur Abwasserbehandlung ist das sogenannte Ionentauscher-Loop-Stripping-Verfahren (ILS) unter Einsatz von natürlich vorkommenden Zeolithen.

Der Zero-Waste-Aspekt mit dem geringstmöglichen Umwelteinfluss wurde durch das Life Cycle Assessment (LCA) der entwickelten Recyclingmethoden demonstriert. Des Weiteren wurden die europäischen LIB-Abfallmärkte untersucht, Materialflüsse bestimmt und die Prozessreststoffe analysiert.