Nachgelagert - Verwendung der Batterie und Batterierecycling

Der globale Batteriemarkt erfährt ein schnelles Wachstum, das durch die steigende Nachfrage nach Lithiumbatterien angetrieben wird. Dieser Anstieg ist vor allem auf das Wachstum von Elektrofahrzeugen (EV), erneuerbaren Energiespeichersystemen und Unterhaltungselektronik zurückzuführen. Das derzeitige Angebot an Lithium-Ionen-Batterien hat jedoch Schwierigkeiten, mit der wachsenden Nachfrage Schritt zu halten, was für die Batteriehersteller erhebliche Chancen und Herausforderungen mit sich bringt.

Angesichts strenger Umweltauflagen und eines extrem wettbewerbsintensiven Marktes erfordert der Druck, von linearen Wertschöpfungsketten wegzukommen, dass die Hersteller Batterien wiederverwerten und wiederverwenden.

Die wichtigsten Umweltziele des Recyclings erfordern:
• Verbesserung des End-of-Life-Managements durch Abfallvermeidung
• Optimierung der Recyclinglinien durch Rückgewinnung von Batteriemineralien aller Batterietechnologien
• Vollständige Rückgewinnung hochreiner Materialien, um den ökologischen Fußabdruck zu verringern
• Wiederverwendung von Batteriemineralien für neue Batterien
• Wiederverwendung von Lithium-Materialien für den Einsatz in verschiedenen Branchen.

Bis zum Jahr 2030 werden Recyclingunternehmen und Hersteller voraussichtlich über 125 000 Tonnen Lithium, 35 000 Tonnen Kobalt und über 86 000 Tonnen Nickel (um nur einige Metalle in Batteriequalität zu nennen) aus ausgedienten Batterien zurückgewinnen, wobei die gesamte Rückgewinnung von Batteriemineralien voraussichtlich bis zu 1 Million Tonnen erreichen wird.

Die Herstellung von Batterien ist sehr komplex

Konstruktion und Zusammenbau
Batterien werden zusammengeschweißt oder geklebt, was den Austausch einzelner Komponenten erschwert. Fällt eine Komponente aus, muss die gesamte Batterie entsorgt werden, wobei oft noch mehr als 80 % ihrer potenziellen Lebensdauer übrig sind.

Energieintensive Prozesse
Das Recycling von Batterien ist energieintensiv, so dass bereits in der Entwicklungsphase von Elektroauto-Batterien sorgfältige Überlegungen zu Recyclingverfahren angestellt werden müssen. Bemerkenswert ist, dass 80 % der Umweltauswirkungen eines Produkts in der Entwurfsphase festgelegt werden.

Das Recycling von Batterien

Niedrige Recyclingraten
Derzeit werden nur 5 % der Lithiumbatterien recycelt. Prozessverbesserungen und verbesserte Rückgewinnungsmethoden führen zu hohen Investitionen in Batterierückgewinnungs- und Recyclingtechnologie und -infrastruktur.

Umfang des Recyclings
Das Recycling von Batterien ist nicht nur auf Elektrofahrzeuge beschränkt, sondern umfasst alle Geräte, die eine Batterie enthalten, wie Laptops, Elektrowerkzeuge, Solarspeicher und Herzschrittmacher, um nur einige zu nennen.

Recyclingverfahren für Batterien
In einer durchschnittlichen Recyclinganlage werden die Teile zu einem Pulver zerkleinert, das entweder geschmolzen (Pyrometallurgie) oder in Säure aufgelöst wird (Hydrometallurgie).

Nach der Zerkleinerung wird das Pulver in Wasser ausgetragen, um Kunststoffe und nichtmetallische Bestandteile zu trennen, und der Pulverschlamm wird zur Vorbereitung der nächsten Stufe durch eine Filterpresse entwässert.

Hydrometallurgisch
Die hydrometallurgische Gewinnung ähnelt sehr der Lithiumextraktion, die im vorgelagerten Prozess zur Herstellung von Lithiumhydroxid in Batteriequalität beschrieben wurde. Die Aufschlämmung wird einem umfangreichen chemischen Auslaugungsprozess unterzogen, bei dem eine Kombination von Säuren Abfälle/Rückstände entfernt, um die Batteriemineralaufschlämmung in ein flüssiges Metall zu verdünnen.

Chemische Auslaugung
Bei der chemischen Auslaugung wird die Aufschlämmung einem stufenweisen Prozess unterzogen, bei dem eine Kombination von Säuren wie Schwefelsäure (H2SO4), Salzsäure (HCL), Natriumhydroxid und Kalziumhydroxid (Ca(OH)2) in Konzentrationen von 20 % bis 30 % und bei Temperaturen von bis zu 50 °C zugesetzt wird.

Flotationsverfahren zur Metallgewinnung

Zweck
Jede Zelle enthält eine bestimmte Kombination von Säuren und Reagenzien zur Einstellung des pH-Werts, um die Abtrennung der gewünschten Metalle zu erleichtern.

Reagenzien
Durch die Dosierung von Reagenzien wird die chemische Trennung eingeleitet, die auf Elemente wie Eisen, Kupfer, Aluminium, Mangan, Kobalt, Nickel, Lithium und Gold abzielt.

Ausflockung und Eindickung
Durch die Flockung trennt sich die feine Metallaufschlämmung vom Wasser und aggregiert zu größeren Clustern, um eine konzentrierte Aufschlämmung mit hoher Dichte zu bilden.

Kristallisation
Durch die jeweilige Metallbehandlung wird die Aufschlämmung in Kristalle umgewandelt, so dass die endgültige gereinigte Batteriesorte als Rohstoff für die Wiederverwendung in der Batterieherstellung entsteht.

Fazit
Die Fortschritte im Batterierecycling haben die Nachfrage nach einer genauen und effizienten Extraktion von Batterie-Edelmetallen verstärkt. Dieser komplexe Prozess erfordert den Umgang mit hochkorrosiven Chemikalien und stark abrasiven Metallschlämmen, was den Einsatz robuster und zuverlässiger Pumpentechnologien erforderlich macht. Der Recyclingprozess umfasst extrem korrosive saure und abrasive Flüssigkeiten, die Pumpen erfordern, die sehr widerstandsfähig gegen chemische Beschädigungen sind, während gleichzeitig langlebige Pumpenkomponenten benötigt werden, die dem abrasiven Verschleiß standhalten. Die Bedeutung der Sicherheit kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Durch die Minimierung des Risikos von Leckagen und Emissionen tragen die Pumpen von Verder zu einer sichereren Arbeitsumgebung und einer geringeren Umweltbelastung bei. Der Erfolg der Pumpentechnologien von Verder liegt in unserem Engagement, unseren Kunden Fortschritt zu ermöglichen. Durch die Bereitstellung hochwertiger, technisch ausgereifter und zuverlässiger Pumpenlösungen ermöglicht es Verder seinen Kunden, sich auf ihr Kerngeschäft zu konzentrieren, in der Gewissheit, dass die Pumpenanforderungen mit Kompetenz und Präzision erfüllt werden. Abschließend lässt sich sagen, dass die Auswahl an fortschrittlichen Pumpentechnologien, die Verder mit seinen Verderflex-Peristaltikpumpen, Verderair-Pumpen und (e-)PURE PTFE-Pumpen anbietet, entscheidend für die Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit des Batterierecyclingprozesses ist. Diese Pumpen erfüllen nicht nur die hohen Anforderungen beim Umgang mit korrosiven und abrasiven Materialien, sondern gewährleisten auch den Schutz von Personal und Umwelt. Da die Nachfrage nach Batterierecycling steigt, kann die Bedeutung solcher innovativen und zuverlässigen Pumpenlösungen nicht hoch genug eingeschätzt werden.