Altbatterien aus E-Fahrzeugen intelligent wiederverwerten – EU fördert Forschung für ressourceneffizientes Recycling von Traktionsbatterien

Elektromobilität, wie wir sie heute kennen, benötigt große Mengen an Traktionsbatterien, allen voran die leistungsfähigen Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Für die Herstellung von Traktionsbatterien werden wertvolle Rohstoffe benötigt, die nach Lebensende der Batterien möglichst im Wertstoffkreislauf erhalten bleiben sollten. Dies erfordert eine geschlossene Recyclingkette inklusive erweiterbarer Logistiklösungen auch für die in naher Zukunft zu erwartenden wachsenden Batteriemengen. Im Anfang des Jahres begonnenen Forschungsprojekt »Automotive Battery Recycling 2020«, gefördert vom EIT RawMaterials mit Mitteln der EU, wird nun daran gearbeitet, ökologisch und ökonomisch vorteilhafte Wege für das effiziente Recycling von Batterien zu identifizieren und für die industrielle Anwendung aufzuskalieren. Die gesamte Recyclingkette soll so verbessert werden, dass die kostbaren Rohstoffe zurückzugewonnen und so für die europäische Industrie gesichert werden.

Mercedes Benz Innovation Battery Technology.

Mercedes Benz Innovation Battery Technology.

Unser mobiles Leben hängt am Strom, für dessen Speicherung eine Vielzahl wertvoller Rohstoffe benötigt wird. Hierbei ist Europa in starkem Maße auf Importe angewiesen – eine Situation, die durch die zunehmende Elektrifizierung unserer Fahrzeuge entsprechend verschärft wird, denn deren Traktionsbatterien verschlingen große Mengen auch an kritischen Rohstoffen. Vor diesem Hintergrund ist es zwingend notwendig, eine funktionierende Recyclingkette für diese Traktionsbatterien zu etablieren und essentielle Wertstoffströme in Europa zu halten.

Im Verbundprojekt »AutoBatRec2020« (Automotive Battery Recycling 2020), koordiniert von der Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC, soll die gesamte Kette des Batterierecyclings betrachtet werden, angefangen beim Sammeln der Altbatterien, über die unterschiedlichen Verfahren, Batterien aufzutrennen, bis hin zur Aufbereitung der Batteriematerialien und zur Wiederverwendung in neuen Batterien. Ziel ist es, die einzelnen Verfahren hinsichtlich ihrer Effizienz und Wirtschaftlichkeit sowie ihrer Nachhaltigkeit zu bewerten und durch intelligente Kombination und Weiterentwicklung eine ökonomisch interessante Wertschöpfungskette aufzubauen – damit das End-of-Life-Management von Traktionsbatterien sich in Richtung Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit entwickelt.

Die erste Herausforderung liegt in der Sammlung der Altbatterien angesichts des zu erwartenden Zuwachses an Elektrofahrzeugen. Für die dann ständig anfallenden großen Mengen muss eine zuverlässige und ausbaufähige Lösung gefunden. Wichtige Themen im Arbeitsprogramm des AutoBatRec2020-Konsortiums sind daher neue Sammel- und Transportkonzepte.

SamsungSDI Automotive Battery. Schematischer Aufbau eines automotiven Batteriesystems

Ein besonders wichtiger Baustein des Recyclings sind automatisierte Demontageverfahren, die gegenüber der bisher üblichen händischen Zerlegung der großen Traktionsbatteriesysteme deutlich schneller sein sollen. Auch die Rückgewinnung selbst bietet verschiedene Optimierungsmöglichkeiten. Neben mechanischen Zerkleinerungsverfahren wie dem Schreddern werden auch neue Verfahren untersucht wie die elektrohydraulische Zerkleinerung, die in Kombination mit weiter entwickelter Sortiertechnologie eine sortenreine Rückgewinnung von verschiedensten Batteriematerialien ermöglichen. Vorteile der Verfahren werden analysiert und in der Kombination mit etablierten metallurgischen Verfahren bewertet, die elementare metallische Bestandteile großtechnisch aus den Altbatterien extrahieren können. »Darüber hinaus entwickeln wir Konzepte für die Wiederverwendung von ganzen Batteriekomponenten – nicht nur den Materialbestandteilen – z. B. für stationäre Anwendungen, um effiziente und rentable Wertstoffkreisläufe zu ermöglichen«, erläutert Dr. Andreas Bittner, Leiter New Business Development des Fraunhofer ISC.

Eine weitere große Herausforderung für die Projektpartner ist die Vielfalt der unterschiedlichen Batteriesysteme am Markt. In der Regel unterscheiden sich Aufbau, Zustand und Rohstoffgehalt der Altbatterien signifikant. Informationen darüber liegen, wenn überhaupt, nur lückenhaft vor. Nicht zuletzt dadurch birgt das Zerlegen Risiken. Auch kompliziert die Vielzahl an Formaten und Zellaufbauten die gewünschte Automatisierung des Recyclings. Erschwerend kommt hinzu, dass zum Teil im Hochvoltbereich gearbeitet werden muss, und es im Falle von beschädigten Batterien zu Kontakt mit brennbaren und gesundheitsschädlichen Bestandteilen kommen kann. Ziel ist es hier, neue ganzheitliche Konzepte zu erarbeiten, um all diese Risiken weiter zu reduzieren bzw. durch Analyse der Möglichkeiten entlang der ganzen Kette diese und andere Gefahren zu identifizieren und möglichst völlig auszuschließen.

Um die Wiederverwertungsmöglichkeiten in Zukunft noch effizienter ausschöpfen zu können, werden auch Lösungen für ein intelligentes Design for Recycling erarbeitet.

Projektinformationen:

  • »Automotive Battery Recycling 2020 – AutoBatRec2020«
  • Projektstart: 1. Januar 2018
  • Laufzeit: 3 Jahre
  • gefördert durch EIT RawMaterials – eine Knowledge and Innovation Community der EU

 

Partner:

  • Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC – Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS, Deutschland (Koordination)
  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Deutschland
    UMICORE NV, Belgien
  • Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives CEA, Frankreich
  • Technische Universität Bergakademie Freiberg, Deutschland
  • SAMSUNG SDI Battery Systems GmbH, Österreich
  • ImpulsTec GmbH, Deutschland
  • Daimler AG, Deutschland

Hier finden Sie weitere Informationen über die Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS

Quelle.

Siemens und Northvolt Partner für die Produktion modernster Lithium-Ionen-Batterien

  • Siemens bietet Northvolt sein Digital Enterprise-Portfolio, das die Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette ermöglicht – vom Design der Batteriezelle bis zur Produktion und den Services
  • Siemens beteiligt sich als Technologiepartner mit einer Investition in Höhe von 10 Millionen EUR
  • Nach Produktionsstart wird Northvolt ein bevorzugter Lieferant für Lithium-Ionen-Batterien von Siemens

Siemens und Northvolt gaben heute ihre Zusammenarbeit für die Entwicklung einer branchenführenden Technologie zur Produktion qualitativ hochwertiger grüner Lithium-Ionen-Batterien bekannt. Die Partnerschaft, an der sich Siemens mit einer Investitionssumme von 10 Millionen EUR beteiligt, umfasst auch die Lieferung von Lithium-Ionen-Batterien.

Um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern, beschleunigt Europa den Übergang zu einer Gesellschaft ohne fossile Brennstoffe. Die Elektrifizierung und der vermehrte Einsatz von Batterien bilden den Eckpfeiler dieses Wandels, der einen umfassenden Übergang zu nachhaltiger Verkehrstechnik ebenso wie eine tief greifende Integration erneuerbarer Energien in den Energiemix ermöglicht. Angesichts des begrenzten Umfangs der aktuell vorhandenen und geplanten Kapazitäten steht Europa in den nächsten Jahren vor einem großen Unterangebot an Batterien.

„Wir freuen uns, Northvolt beim Aufbau einer Batterieproduktion der Zukunft zu unterstützen. Mit unserem Digital Enterprise-Portfolio tragen wir zu einer wettbewerbsfähigen Batterieproduktion in Europa bei, die die Vorteile von Software und Automatisierung voll ausschöpft: größere Flexibilität, Effizienz und Qualität bei kürzeren Markteinführungszeiten“, sagte Jan Mrosik, CEO der Siemens-Division Digital Factory.

Siemens wird Northvolt beim Bau der modernsten Fertigung für Lithium-Ionen-Batteriezellen unterstützen. Wenn die Produktionsstätte 2020 in Betrieb geht, will Siemens Batterien aus dieser Fertigung kaufen und Northvolt als einen bevorzugten Lieferanten listen. Siemens beteiligt sich an der Partnerschaft mit einer Investitionssumme in Höhe von 10 Millionen EUR.

Siemens sieht die Northvolt-Initiative als Referenzprojekt für die Batterieproduktion der Zukunft, die auf der Integration und Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette aufbaut: vom Design der Batteriezelle über die Planung der Produktionsprozesse, das Engineering und die Produktion bis hin zu den Services.

Die Technologiepartnerschaft baut auf diesen beiden Kernelementen der Zusammenarbeit auf:

  • Modernste Technologie. Mit dem Siemens Digital Enterprise-Portfolio von der Fertigungsplanungs- und Konstruktionssoftware bis hin zur Automatisierungstechnologie, einschließlich industrieller Kommunikationsnetze und Cloud-Lösungen, kann Northvolt die gesamte Batterieherstellung in jedem Schritt optimieren und damit seine Wettbewerbsfähigkeit verbessern.
  • Lieferung der Lithium-Ionen-Batterien. Siemens will von Northvolt Batterien kaufen sobald die Großfertigungsstätte von Northvolt in Betrieb ist. Beide Unternehmen untersuchen auch mögliche Gebiete für gemeinsame Entwicklungsprogramme.

„Die europäische Industrie bewegt sich schnell in Richtung Elektrifizierung. Mit seiner Weltklasse-Expertise auf den Gebieten Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung wird Siemens in diesem kommenden Wandel zu einem wichtigen Technologiepartner, Lieferanten und Kunden für Northvolt. Wenn wir erstmal mit der Großproduktion beginnen, ist unser Ziel, Siemens die grünsten Lithium-Ionen-Batterien der Welt zu bieten“, sagte Peter Carlsson, Mitbegründer und CEO von Northvolt.

Northvolt wurde 2016 mit dem Ziel gegründet, die weltweit grünste Batterie zu bauen, mit minimaler CO2-Bilanz und einer anspruchsvoll hohen Recyclingquote, um den Übergang zu erneuerbarer Energie in Europa zu ermöglichen. Das Expertenteam bei Northvolt baut die Fertigung der nächsten Generation Batterien auf, bei der das Hauptaugenmerk auf Prozessinnovation, Skalierung und vertikaler Integration gelegt wird. Bei Fertigstellung wird die Anlage Europas größte Batteriefabrik sein und jährlich 32 GWh Batteriekapazität produzieren. Weitere Informationen finden Sie unter www.northvolt.com

Das Technologietransferzentrum in Bad Neustadt erhält Fördermittel des BMBF

Beschaffung einer Batterieprüfanlage, um Alterungstests an Modulen mit Balancierungssystemen durchführen zu können

Im Rahmen der Fördermaßnahme „FHInvest“ unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (Fach-) Hochschulen, die ihr Forschungsprofil bzw. einen Forschungsschwerpunkt mit Hilfe von Investitionsprojekten zur Bereitstellung und Anwendung von Forschungsgeräten, Forschungsanlagen oder Demonstratoren ausbauen wollen: Das Technologietransferzentrum Elektromobilität (TTZ-EMO) mit Sitz in Bad Neustadt / Saale hat für sein Projekt „Batterieprüfanlage für Echtzeitmessung an Batteriesystemen hoher Leistung für die digitalisierte Produktion von morgen“ eine Projektförderung von ca. 350.000 Euro sowie 70.000 Euro Projektpauschale erhalten. Mit den Fördermaßnahmen des Ministeriums soll die Attraktivität der Ausbildung forschungsintensiver, qualifizierter Fachkräfte gestärkt werden, sie dienen der Verbesserung der Forschungskooperationen insbesondere mit kleinen und mittleren Unternehmen und steigern die Wettbewerbsfähigkeit der (Fach-) Hochschulen.

Mit dem TTZ-EMO-Projekt kann die in den letzten fünf Jahren aufgebaute Kompetenz in der Batteriesystemtechnik messtechnisch für den Bereich Traktionsbatterien und Hausspeicher mit einem Prüfstand aufgerüstet werden. Vorgesehen ist die Beschaffung einer Batterieprüfanlage, um Alterungstests an kompletten Modulen mit selbst entwickelten Balancierungssystemen durchführen zu können. Hierbei sollen Untersuchungen durchgeführt und grundlegende Schaltungen unter realen Bedingungen bestätigt und getestet werden. Der Prüfstand wird in den Forschungsprojekten eine zentrale Rolle spielen. Die erhobenen Daten gehen als „Feedback“ in die Produktion und Wartung ein, um die Herstellung neuer Batteriesysteme anhand dieser Erkenntnisse anzupassen und zu optimieren.

Akkumulatorsysteme unterliegen Alterungsprozessen, die sich in der Abnahme der nutzbaren Energie bzw. der Kapazität sowie im Innenwiderstand widerspiegelt. Diese Alterung unterliegt vielen Faktoren wie z.B. den verwendeten Materialien und deren Qualität, der Herstellprozesse, der thermischen und elektrischen Belastung im Betrieb sowie dem kalendarischen Alter. Durch diese Abhängigkeiten ist die Alterung von Batteriezellen weder vorhersagbar, noch lässt sie sich abschätzen. Die geplante Batterieprüfanlage zur Echtzeitmessung der Batteriezellparameter ermöglicht die beschleunigte Erhebung von Informationen unter Berücksichtigung bisher nicht untersuchbarer, erst im Gesamtverbund eines großen Batteriesystems auftretender Effekte. Diese Daten sind die Grundbedingung für die Entwicklung und Verifizierung eines effizienten Batteriemanagementsystems.

Quelle.

BMZ E.Volution Center entwickelt Batterien der Zukunft

Die Ab September 2017 startet im International Headquarter der BMZ Group das E.Volution Center. In Karlstein a.M. bei Aschaffenburg werden über 150 Entwickler unter der Leitung des Chief Technical Officer (CTO), Dirk Oestreich, Energiespeicher der Zukunft entwickeln. Im BMZ E.Volution Center werden pro Jahr ca. 200 neue Batteriesysteme entwickelt.

Source: www.bmz-group.com

Gemeindewerke Wendelstein Buergerkraftwerk, N ERGIE und AREVA arbeiten bei der Installation eines neuartigen Batteriespeichers zusammen

Von links: Stefan Mull (N-Ergie AG – Unternehmensentwicklung), Herbert Wild (Gemeindewerke Wendelstein – Werkleiter), Werner Langhans (1. Bürgermeister Markt Wendelstein), Dr. Jochen Lorz (AREVA GmbH – Vertriebsleiter Industrie)

Innovation in Mittelfranken: In Wendelstein südlich von Nürnberg entsteht 2017 ein neuartiger Batteriespeicher. Die Gemeindewerke Wendelstein Bürgerkraftwerk GmbH, ein Tochterunternehmen der Gemeindewerke Wendelstein und der Nürnberger N-ERGIE Regenerativ GmbH, sowie der Erlanger Energiespezialist AREVA errichten die Anlage in den kommenden Monaten im Netzgebiet der Gemeindewerke Wendelstein. Zwei vollklimatisierte Container werden die Batterien beherbergen. Die Speicherkapazität reicht rechnerisch, um rund 100 durchschnittliche Haushalte einen Tag lang mit Strom versorgen. Als Akkus kommen gebrauchte Batteriemodule aus Elektroautos zum Einsatz.

Source: de.areva.com

Verbundprojekt Forelmo: Mehr Sicherheit für Elektrofahrzeuge

Je höher die Energiedichte einer Batterie, desto höher ist die Reichweite eines Elektrofahrzeugs. Problem: Batterien mit steigender Energiedichte können im Fehlerfall explodieren. Doch wenn die Kathode aus anderem Material gefertigt wird, macht das die Batterie sicherer.

Source: www.elektroniknet.de

Aus der Metropolregion Nünberg waren u.a. das Fraunhofer IISB und die TH Nürnberg an dem Projekt beteiligt.  Den Abschlussbericht finden Sie hier.

Fraunhofer und Hydro-Québec: Die nächste Generation von Festkörperbatterien: Fraunhofer ISC

Montréal/München, 15. Juli 2016 – Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC und Hydro-Québec wollen mit gemeinsamer Forschung und Entwicklung die nächste Generation von Lithium-Ionen- und Lithium-Luft-Batteriematerialien für die Elektromobilität vorantreiben.

Die Partnerschaft wird sich auf anorganische Feststoffelektrolyte, insbesondere glaskeramische Elektrolyte konzentrieren. Diese Materialien haben neben der exzellenten Ionenleitfähigkeit den Vorteil, nicht brennbar und damit besonders sicher zu sein.

Source: www.isc.fraunhofer.de

Fraunhofer ISC Würzburg: Li-Ionen- und Li-Luft-Batteriematerialien für Elektromobilität

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung und Hydro-Québec werden zukünftig gemeinsam an der Forschung und Entwicklung für neue Lithium-Ionen- und Lithium-Luft-Batteriematerialien für die Elektromobilität arbeiten.

Source: www.elektroniknet.de

BMZ: Hier entsteht Europas größte Li-Ionen-Akkufabrik

Nach einer Bauzeit von nur etwas mehr als einem Jahr hat der Ent­wick­ler und Her­stel­ler in­tel­li­gen­ter Lithium-Ionen-Akkus BMZ jetzt zu­sätz­lich zu den über 7.000 Qua­drat­me­ter Pro­duk­ti­ons­flä­che am Fir­men­haupt­satz die ersten beiden neuen Pro­duk­ti­ons-, Lo­gis­tik-und Bü­ro­ge­bäu­de in Karl­stein-Groß­welz­heim in Betrieb ge­nom­men.

Source: industr.com