TANIOBIS treibt Recycling von Lithium-Ionen-Batterien voran

TANIOBIS beteiligt sich mit mehreren renommierten Unternehmen und wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen an einem Forschungs- und Entwicklungsprojekt für Technologien zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien (LiBs) für Elektrofahrzeuge. Ziel des Forschungskonsortiums "HVBatCycle" unter der Leitung der Volkswagen AG ist es, Kathodenmetalle, Elektrolyt und Graphit dauerhaft in einem geschlossenen Stoffkreislauf zu führen.

Unter der Leitung der Volkswagen AG arbeitet TANIOBIS mit der J. Schmalz GmbH, der Viscom AG und mit Forschern der RWTH Aachen, der TU Braunschweig und des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik seit drei Jahren an der Erforschung und Entwicklung der für das Recycling notwendigen Verfahren. Gefördert wird das Projekt durch das deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Durch diese Partnerschaft zwischen Industrie, Regierung und Wissenschaft fördert die JX Metals Gruppe die frühe Kommerzialisierung des aus Nachhaltigkeitsaspekten immens wichtigen LiB-Recyclings.

„Die europäische Batterie-Produktion kann nur erfolgreich sein, wenn sie in möglichst allen Bereichen auf Nachhaltigkeit setzt“, sagt Michael Kellner, Parlamentarischer Staatssekretär und betont die Wichtigkeit nachhaltiger Batterien für eine Energie- und Verkehrswende, die sich an hohen Umwelt- und Sozialstandards orientiert.

Sebastian Wolf, Chief Operating Officer Battery Volkswagen AG, erklärt: „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.“

Auch TANIOBIS sieht großes Potenzial in dem Projekt, wie CEO Kazuhiko Iida erläutert: „Wir fühlen uns geehrt, diese Kooperation mit vertrauenswürdigen Partnern im Bereich des LiB-Recyclings einzugehen und freuen uns, durch die Partnerschaft zwischen Industrie, Regierung und Wissenschaft die frühe Kommerzialisierung des LiB-Recyclings unterstützen zu können.“ Dr. Shizuo Sugawara, stellvertretender CEO von JX Nippon Mining and Metals, ist außerdem besonders stolz, dass die JX Metals-Gruppe bereits eine Technologie zur Rückgewinnung von Metallsalzen als Rohstoffe für neue LiBs entwickeln konnte. Ein erster wichtiger Schritt in Richtung eines vollständigen Recycling-Kreislaufs.

Um die Bedeutung der Zusammenarbeit zusammenzufassen, fügt Dr. Kazuyuki Marukawa, stellvertretender Vorsitzender der TANIOBIS GmbH und CEO der JX Metals Circular Solutions Europe GmbH, hinzu: „Wir tragen gemeinsam zum Erfolg des Projekts bei. Mit der Errichtung einer hydrometallurgischen Anlage für die anstehende Forschung und Entwicklung an unserem TANIOBIS-Hauptstandort Goslar nehmen wir allerdings eine Schlüsselrolle im Projekt ein. In dieser Anlage werden wir die hochwertigen Materialien mit hoher Ausbeute zurückzugewinnen, indem wir die von der Volkswagen AG bereitgestellte schwarze Masse (pulverisierte Batterien) einsetzen.“

Beginnend in der EU und in Deutschland wird die JX Metals Gruppe mit den Maßnahmen weltweit zur frühen Verbreitung von Elektrofahrzeugen beitragen, was für die Verwirklichung einer CO2-freien und ressourcenschonenden Gesellschaft unerlässlich ist.

Geschlossener Rohstoffkreislauf und mehrfaches Recycling

Um weniger Materialien aus primären Quellen wie Minen oder Salaren nutzen zu müssen, sollen wesentliche Rohstoffe nicht nur einmal, sondern gleich mehrfach zurückgewonnen werden. Dazu werden Batteriezellen aus recyceltem Material nochmals recycelt, um damit außerdem nachzuweisen, 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.

Unabhängigkeit durch Dezentralisierung, Vorteile durch Einsatz von Sekundärmaterialien

Im Konsortialprojekt steht die mechanisch-hydrometallurgische Recyclingroute im Fokus, die sich durch einen geringen Energiebedarf und die Möglichkeit zu einer vergleichsweise einfachen dezentralen Verteilung bestimmter Recyclingprozesse in Europa auszeichnet. Das begünstigt eine lokale Kreislaufwirtschaft und sichert strategisch wichtige Rohstoffe, was die Abhängigkeit Europas von anderen Regionen der Welt deutlich reduziert. Das Projekt „HVBatCycle“ soll 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 der Demontageprozesse und Rückgewinnung des Elektrodenmaterials

Konkrete innovative Entwicklungsansätze liegen in einer bedarfsgerechten, d.h. wirtschaftlich optimierten Entladung und einer weitgehend automatisierten Demontage von rückläufigen Batteriesystemen bis auf Zell- oder Elektrodenebene. Dazu zählt 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 steht eine frühe und selektive Extraktion des Lithiums in löslicher Form sowie die Laugung, Fällung und Raffination enthaltener Metalle als Mischhydroxid-Konzentrat im Vordergrund. Dabei soll 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.

Über die TANIOBIS GmbH

Die TANIOBIS GmbH (vor Juli 2020 H.C. Starck Tantalum & Niobium GmbH) mit Hauptsitz in Goslar ist ein weltweit führender Produzent mit über 60 Jahren Erfahrung in der Verarbeitung hochwertiger Materialien auf Tantal- und Niob-Basis. Niederlassungen bestehen neben Goslar in Laufenburg (Deutschland), Tokio und Mito (Japan), Map Ta Phut (Thailand) und Needham (USA). Das Unternehmen fertigt Lösungen für unterschiedlichste Anwendungsgebiete, unter anderem für Kunden aus den Branchen Automotive, Energy, Luftfahrt, Electronics, Chemische Industrie und Medizintechnik. TANIOBIS bietet zudem Legierungen, die dem modernsten Stand der Technik entsprechen. Auch in neuen Technologiebereichen, wie z.B. der additiven Fertigung, spielen Tantal und Niob eine zunehmend wichtige Rolle. Durch ihre hohe Biokompatibilität, Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit sowie sehr guten mechanischen Eigenschaften, eignen sie sich hervorragend für 3D-gedruckte Implantate oder Bauteile in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Quelle und Vorschaubild: TANIOBIS GmbH