Da die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien ständig zunimmt, sind ihre Auswirkungen auf das Klima und die Ökologie eine große Herausforderung. Aus diesem Grund wird das Recycling dieser Batterien immer wichtiger, nicht nur aus Gründen der Sicherheit und des Umweltschutzes, sondern auch als Teil des Modells derKreislaufwirtschaft. Die Europäische Union hat die Verwendung von recycelten Materialien bei der Herstellung neuer Batterien gesetzlich vorgeschrieben.

Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist ein komplexer Prozess, der für die Sicherheit, die Umwelt und die Kreislaufwirtschaft von entscheidender Bedeutung ist. Eine beschädigte Batterie, auch wenn sie inaktiv erscheint, kann immer noch gefährlich sein und später einen Brand verursachen. Aus diesem Grund ist ein langer und rigoroser Prozess erforderlich, um sie völlig unschädlich zu machen.

Der beste Ansatz zur Risikominimierung ist die Prävention. Dazu gehören klare Protokolle und Arbeitsabläufe, aber auch die Verwendung von Geräten, die für das Batteriemanagement geeignet sind. Diese Maßnahmen sind entscheidend für die Vermeidung von Unfällen in der gesamten Wertschöpfungskette, von der Lagerung bis zum Recycling.

In Europa ist die Pyrometallurgie eine gängige Methode des Recyclings. Dieses Verfahren ist sicher, aber sehr energieintensiv, da die Batterien auf hohe Temperaturen erhitzt werden müssen. Es ist auch wichtig, Systeme zur Rückgewinnung und Behandlung der freigesetzten Gase, wie z.B. Fluorwasserstoff, einzurichten.

Unfälle im Recyclingprozess sind in der Regel nicht auf eine plötzliche Explosion der Batterien zurückzuführen, sondern eher auf gefährliche chemische Reaktionen. Beispielsweise kann eine lokale Überhitzung während der Schredderphase (Comminution) Gase erzeugen. Wasserstoff, der bei der Reaktion zwischen Wasser und Elektroden entsteht, kann bei Kontakt mit Luft oder organischen Gasen entflammbar werden.

Um diesem Risiko zu begegnen, ist das Eintauchen in Wasser oder die Verwendung von Wassersprühern eine effektive Lösung. Dadurch wird die negative Elektrode deaktiviert und der organische Elektrolyt verdünnt, wobei die Wasserlösung als hervorragender Wärmeableiter fungiert.

Zusammenfassend werden zwei Hauptmethoden für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien verwendet: Pyrometallurgie undHydrometallurgie (Eintauchen in eine Lösung).

Jeder dieser Ansätze hat Vor- und Nachteile:

• Die Pyrometallurgie ist zwar eine bewährte Methode, aber sie ist sehr energieintensiv und erzeugt Gase, die einer strengen Behandlung bedürfen.
• DieHydrometallurgie ermöglicht eine bessere Rückgewinnung von wertvollen Materialien, aber der Prozess der Behandlung von Lösungen ist komplexer und erfordert zusätzliche Schritte.

Die Zellproduktion ist der kritischste Schritt, da sie die Gesamtkosten der Batterie und die Sicherheit der gesamten Lieferkette bestimmt. Die Kontrolle über die Zellproduktion stabilisiert nicht nur die Marktpreise, sondern gewährleistet auch die Zuverlässigkeit und fördert die Innovation.

Die Montage der Module ist ein wesentlicher Schritt, der den Anforderungen der Industrie gerecht werden muss. Die fehlende Standardisierung der Nennspannungen und der Kabelbäume zwischen den verschiedenen Herstellern stellt heute jedoch ein großes Hindernis dar. Dieser Mangel an Einheitlichkeit macht die gesamte Wertschöpfungskette von der Reparatur bis zum Recycling komplexer. Die Standardisierung der Module, ihrer Spannungen und ihrer elektrischen Verbindungen würde die Logistik und die Wartung erheblich rationalisieren.

Das Beispiel großer Automobilhersteller zeigt, dass die Kontrolle über die gesamte Lieferkette ein entscheidender Vorteil ist. Indem sie ihre eigenen Zellen produzieren, können sie auch die Wartung und Reparatur kontrollieren.

Eine große Herausforderung in Europa ist der Mangel an Reparaturstellen für Batterien von Elektrofahrzeugen, was allzu oft zum direkten Recycling führt. Mit der richtigen Ausrüstung und Reparaturprotokollen ist es jedoch möglich, der Batterie schnell und effizient ein zweites Leben zu verleihen. Dieser Ansatz ist eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Alternative zum systematischen Recycling und sollte in Zukunft eine Priorität sein.

Obwohl die Standardisierung des Rekonditionierens eine große Herausforderung darstellt, ist es ein entscheidender Schritt in die Zukunft, Batterien ein zweites Leben zu geben. Dies kann die Umweltverschmutzung und den Energieverbrauch, die mit dem Recycling, insbesondere durch Pyrometallurgie, verbunden sind, erheblich reduzieren.

Um einer Batterie ein zweites Leben zu geben, sind mehrere Schritte notwendig:

• Zellentests und Balancing: Jede Zelle wird einzeln getestet und balanciert, um ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
• Einstellung des BMS: Das BMS (Batteriemanagementsystem) muss für die neue Anwendung der Batterie programmiert werden, indem die Eigenschaften der Zellen (Spannung, Stromstärke, Lade- und Entladegrenzen) integriert werden.
• Zusammenbau der Batterie: Nachdem die Module überprüft und das BMS programmiert wurde, wird die Batterie für ihren neuen Einsatz zusammengebaut.

Das Recycling sollte nur als letzter Schritt in der Versorgungskette betrachtet werden, nachdem alle Wiederverwendungsmöglichkeiten ausgeschöpft sind. Es ist unerlässlich, den physikalischen, chemischen und funktionellen Zustand einer Batterie zu unterscheiden, bevor sie als “recycelbar” eingestuft wird.

Eine Batterie wird in der Regel nach verschiedenen Kriterien für das Recycling klassifiziert:

• SOH (State of Health): Der SOH (State of Health) zeigt den Grad der Verschlechterung der Batterie an.
• Gefährlichkeit: Der physische Zustand der Batterie und die von ihr ausgehenden Risiken.
• Sein Zellentyp: Die Zusammensetzung der Batterie bestimmt die am besten geeignete Recyclingmethode.

Pro Lithium entwickelt elektronische Lösungen für die Diagnose und Wiederverwendung von Batterien. Wir entwickeln Geräte, die es ermöglichen, vorhandene Module unabhängig von ihrer Spannung oder ihrem Amperewert wiederzuverwenden. Darüber hinaus unterstützen wir professionelle Anwender durch die Bereitstellung von Geräten, Parametern und Schulungen, die für die Entwicklung stationärer Batterien erforderlich sind.

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Für die Behandlung von Batterien am Ende ihrer Lebensdauer wurde eine Recyclinglinie entwickelt, um das Brandrisiko während der Logistik zu reduzieren und die in den Batterien enthaltenen Materialien zu verwerten.

Der Prozess besteht aus mehreren Schritten: Zunächst wird die Spannung der Batterie auf unter 0,3 V reduziert. Anschließend werden die Materialien durch Schreddern getrennt und die Umgebungsluft behandelt, um eine sichere Rückgewinnung der Komponenten zu ermöglichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unsere Dienstleistungen auf die Verwertung von Batterien nach ihrer Herstellung und während ihres gesamten zweiten Lebens ausgerichtet sind. Mit unserer Ausrüstung und unserem Know-how bieten wir Lösungen für die Reparatur, die Wiederaufbereitung und das Recycling an, wobei die Batterien in neue Anwendungen integriert werden.

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