Lithium-Ionen-Batterien: Anforderungen an das Recyclingverfahren der Zukunft

Der Einsatz von wertvollen und teilweise kritischen Rohstoffen wie Kobalt, Nickel, Mangan und Lithium in Kathodenmaterialien sowie die prognostizierten Marktentwicklungen machen das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien zu einem abfallwirtschaftlich relevanten Thema. Dieser Beitrag beleuchtet die Entwicklung und Vielfalt dieser Kathodenmaterialien und leitet daraus Anforderungen an zukünftige Aufbereitungs- bzw. Recyclingverfahren ab. Die schnelle Weiterentwicklung der Zellchemismen hin zu nickelreichen Kathodenmaterialien stellt bestehende Verfahren vor wirtschaftliche Probleme und unterstreicht zusätzlich die Notwendigkeit eines flexiblen Prozesses, welcher mit einer variierenden chemischen Zusammensetzung des Abfallstromes zurechtkommen muss.

Die globalen Anstrengungen zur Verringerung der Treibhausgasemissionen sowie die daraus resultierende steigende Nachfrage nach erschwinglichen Elektrofahrzeugen stellen den Treibstoff für die Entwicklung immer neuer Lithium-Ionen-Batterie-Technologien dar. In der Individualmobilität von morgen wird dem Elektroauto eine bedeutende Rolle vorhergesagt. Die Dekarbonisierungsziele, als auch der nationale und EU-verbindliche Klima- und Energieplan, welcher im Dezember 2019 vorgestellt wurde, sehen eine CO2-Einsparung im Verkehrssektor von mindestens 30% bis 2030 vor. Der Anteil erneuerbarer Energien im Verkehrssektor soll bis dahin auf 14% gewachsen sein (Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus 2019). Da Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) über einige überzeugende Vorteile gegenüber anderen Batterie-Technologien verfügen, wie zum Beispiel eine höhere Energie- und Leistungsdichte sowie grö-ßere Ladungshübe, wird erwartet, dass diese in einem bedeutenden Anteil der prognostizierten Elektromobilität Verwendung finden. Diese Elektromobilität wird in den mittelfristigen Strategiepapieren der Europäischen Kommission als wichtige Säule propagiert, wobei je nach angewandtem Szenario beträchtliche Unterschiede in der Entwicklung des LIB-Bedarfs beobachtet werden können. In sogenannten „LOW“-Szenarien wird davon ausgegangen, dass sich weder politisch noch gesellschaftlich im Vergleich zum Basisjahr 2018 eine Veränderung einstellt. Dies erscheint im Lichte der letzten politischen Entwicklungen und dem Aufschwung der Grün-Parteien in einigen europäischen Staaten bei den letzten Wahlen jedoch unwahrscheinlich.



Copyright: © Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben
Quelle: Recy & Depotech 2020 (November 2020)
Seiten: 6
Preis inkl. MwSt.: € 3,00
Autor: Stefan Windisch
Dipl.-Ing. Peter Nagovnak
Dipl.-Ing. Alexandra Holzer
Christoph Ponak
Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Harald Raupenstrauch

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