Entwicklung eines hydrometallurgischen Recyclingkonzeptes für Lithium-Ionen-Batterien

Die Prozessentwicklung für das Recycling von sich verändernden, metallhaltigen Reststoffen stellt immer wieder eine Herausforderung für die Forschung dar. Aufgrund der Komplexität der einzelnen Prozessschritte ergibt sich häufig ein hoher Energie- und Chemikalienverbrauch. Aus diesem Grund stellt vor allem auch die Optimierung von Verfahrenskonzepten einen zentralen Punkt im Bereich des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien dar. Der entwickelte SeLiReco-Prozess zeichnet sich vor allem durch die gemeinsame Rückgewinnung eines hochwertigen Vorstoffes auf Kobalt-Nickel-Basis und die selektive Präzipitation des enthaltenen Lithiums aus. Diese Thematik wird in der Forschung immer wieder diskutiert, konnte aber bisher keine industrielle Anwendung finden. Diese Prozesskombination ermöglicht dies aufgrund der genauen Erforschung und Optimierung dieses Verfahrensschrittes.

Durch eine Technologieentwicklung zur Verarbeitung von komplexen Rückständen mit schwankender Zusammensetzung im Bereich der Metallurgie sowie einer Erarbeitung von Verfahren zur simultanen Multimetallrückgewinnung aus primären und sekundären Quellen kann eine Verbesserung der Rohstoffverfügbarkeit realisiert werden. Vor allem bisher nicht verwertbaren, metallhaltigen Reststoffen wird eine zentrale Bedeutung zugeschrieben, da diese bislang entsorgt und dem Wertstoffkreislauf entzogen wurden. Im Bereich des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien stehen vor allem die Wertmetalle Kobalt und Nickel im Vordergrund, während anderen Elementen wie Lithium oder Mangan nur eine untergeordnete Rolle zukommt. Dabei lassen sich die angewandten Verfahren in pyrometallurgische und hydrometallurgische Aufarbeitungstechnologien unterteilen. Vor dem eigentlichen Recyclingprozess laufen Vorbehandlungsschritte ab, die aufgrund der komplexen Zusammensetzung der Einsatzstoffe notwendig sind und entweder mechanisch oder thermisch erfolgen können. (Martens 2011; Hanisch et al. 2015) Die Entwicklung pyrometallurgischer Recycling-verfahren wird hauptsächlich durch die Möglichkeit der effizienten und relativ einfachen Rückgewinnung von Metallen aus verschiedenen Batterietypen vorangetrieben. Pyrometallurgische Prozesse haben den Vorteil, dass sie für Gemische verschiedener Batterien zuverlässig arbeiten und die Möglichkeit eröffnen, auch mit dem Prozess-weg für Primärmaterialien kombiniert zu werden. Das Schmelzen bei hohen Temperaturen führt jedoch zu einem hohen Energiebedarf und der Erzeugung eines zu reinigenden Abgases.



Copyright: © Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben
Quelle: Recy & Depotech 2020 (November 2020)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 2,00
Autor: Priv.-Doz. Dr. mont. Stefan Luidold
Priv.-Doz. Dr. mont. Stefan Luidold
Dipl.-Ing. Dr. Jürgen Antrekowitsch
Matthias Honner
Ing. DI Dr. Astrid Arnberger

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