TANIOBIS treibt Recycling von Lithium-Ionen-Batterien voran
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 Kooperationspartner:
Die Volkswagen AG ist im Rahmen ihrer Batteriestrategie und ihrer Nachhaltigkeitsstrategie sehr stark an der Verwirklichung eines geschlossenen Kreislaufs (Closed Loop) von Zellmaterialien interessiert und hat deshalb die Koordination und Steuerung des Projektes übernommen. Das Konzernressort Technik sorgt mit der Pilotanlage zum mechanischen Recycling am Komponenten-Standort Salzgitter für die Erzeugung und Bereitstellung von recyclingfähigem Material aus Fahrzeugbatterien. Darüber hinaus wird die Zellfertigungs-Kompetenz des Centers of Excellence in Salzgitter genutzt, um aus vollständig recyceltem Material neue Zellen zu produzieren.
Die TANIOBIS GmbH ist Qualitätsanbieter für Niob- und Tantal-haltige Pulver für hydrometallurgische Herstellungsverfahren einschließlich Solventextraktion. Als Tochter der JX Nippon Mining & Metals tiefgehende Kenntnisse im hydrometallurgischen Recycling von Lithium-Ionen-Batterien vorhanden, die im Projekt genutzt werden sollen. Darauf basierend wird die TANIOBIS GmbH die benötigte hydrometallurgische und pyrometallurgische Infrastruktur am Standort Chemiepark Oker errichten und betreiben, wo auch ein zertifiziertes Analyselabor zur Verfügung steht.
Die J. Schmalz GmbH ist der weltweit führende Anbieter für Vakuum-Technologie und einer der wenigen Komplettanbieter in diesem Bereich. Schmalz liefert im Geschäftsfeld Vakuum-Automation alle Vakuum-Komponenten, um Greifer für Industrieroboter aufzubauen. Darüber hinaus gewährleistet Sensorik von Schmalz Prozesseffizienz und -sicherheit. In gemeinsamen Projekten mit wissenschaftlichen Instituten konnten Handlingsysteme für Siliziumwafer, Kathoden- und Anodenfolien etabliert werden.
Die Viscom AG entwickelt Röntgenmesslösungen speziell für den Einsatz in der Batteriezellenindustrie. Das Produktportfolio reicht von Laborsystemen bis hin zur kompletten Inline-Lösung für die 100%ige Qualitätskontrolle bei hohen Geschwindigkeiten. Viscom ist spezialisiert auf eine Vielzahl unterschiedlicher Zellformate, wie z. B. Pouch- oder prismatische Zellen, die verschiedene Größen für Consumer-Produkte über Energiespeicher bis hin zu E-Mobility-Zellen abdecken.
Die Battery LabFactory (BLB) als etabliertes transdisziplinäres Forschungszentrum der TU Braunschweig ist eine der federführenden Einrichtungen im Bereich der Batterieforschung in Deutschland. Die BLB ist eine F&E-Plattform für zirkuläre Produktion, Diagnostik und Modellierung/Simulation von Batterien heutiger und zukünftiger Generationen. In ihrem Pilottechnikum bündelt die BLB ingenieurwissenschaftliches Prozess-Know-how, materialwissenschaftliche Expertise, naturwissenschaftliches Batteriezellsystemwissen und fundierte analytische Kompetenzen.
Das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) fokussiert sich auf technologische und automatisierungstechnische Fragestellungen entlang aktueller und zukünftiger Fertigungsprozessketten von Batteriezellen.
Das elenia Institut für Hochspannungstechnik und Energiesysteme verfügt über weitreichende Erfahrungen im Bereich der Formierung, der zyklischen Alterung sowie der elektrischen und elektrochemischen Charakterisierung von Batteriezellen.
Am Institut für Partikeltechnik (iPAT) werden mechanische und partikeltechnische Prozesse zur Herstellung von Batteriematerialien und –elektroden sowie mechanische und thermische Prozesse zum Batterierecycling untersucht.
Das Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik (ICTV) besitzt breite Expertise zur Trennung fluider Stoffgemische.
Das Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik (InES) verfügt über langjährige Erfahrung in der Modellierung und Simulation von Batterien sowie der elektrochemischen Analyse und Operando-Analytik.
Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) forscht und entwickelt intensiv in den Bereichen Materialsynthese und -funktionalisierung, Oberflächenbehandlung und -modifikation, Schichtherstellung und -anwendung, Schichtcharakterisierung und Oberflächenanalyse sowie im Bereich der Produktionstechnik. Die Batterieforschung als zentrales Thema im Fraunhofer-Projektzentrum für Energiespeicher und Systeme fokussiert auf die Material- und Energiespeicherentwicklung einschließlich zugehöriger Verfahrens- und Fertigungstechniken sowie der ganzheitlichen und nachhaltigen Gestaltung des Lebenswegs.
Die RWTH Aachen University, Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME), hat langjährige Erfahrung in der anwendungsorientierten Erforschung von Batterierecyclingprozessen. Dabei liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Rückgewinnung der in Batterien enthaltenen Wertmetalle mit Hilfe thermischer und hydrometallurgischer Prozesse. Das Institut hält eine umfassende Infrastruktur zur Erprobung verschiedener Recyclingkonzepte vor, die auch einen innovativen Pyrolyseofen der Firma Otto Junker GmbH zur Verarbeitung größerer Mengen bzw. ganzer Batteriemodule beinhaltet. Über das hauseigene zertifizierte Labor stehen dem IME viele wichtige Analyseverfahren, die bei der Untersuchung möglicher Batterierecyclingprozesse benötigt werden, zur Verfügung.
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.
Unternehmenskontakt
Katarzyna Kosowski • TANIOBIS GmbH
Head of Corporate Strategy and Communication
Im Schleeke 78 -91 • 38642 Goslar
Telefon: +49 (0) 5321 751-53444
E-Mail: katarzyna.kosowski@taniobis.com • Internet: www.taniobis.com
Pressekontakt Agentur
Marius Schenkelberg • additiv pr GmbH & Co. KG
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