ERA-MIN-Verbundvorhaben ACROBAT: Hochentwickeltes Recycling kritischer Rohstoffe aus verbrauchten LFP-Batterien

Abstract

Von den fünf wichtigsten Arten von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) (NCM, LFP, NCA, LMO, LCO) haben Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien des Olivin-Typs (LFP) einen beträchtlichen Marktanteil an der weltweiten LIB-Branche gewonnen. Die steigende Nachfrage wird hauptsächlich durch die schnell wachsenden Märkte für Elektrofahrzeuge und Energiespeicherlösungen angetrieben. Von 2015 bis 2025 wird die Nachfrage nach LFP-Aktivkathodenmaterial voraussichtlich um mindestens 100 % steigen (siehe Abbildung 1). Der Grund für dieses Wachstum liegt vor allem in der Kombination von guter elektrochemischer Leistung und langer Lebensdauer mit intrinsischer Sicherheit und niedrigen Kosten. Während die niedrigen Rohstoffkosten (3-4 €/kg LFP) die Akzeptanz der LFP-Technologie in der Gesellschaft weiter beschleunigen werden, stellt sie aufgrund des geringen Gehalts an wertvollen Metallen im Vergleich zu NCM-LIBs eine erhebliche Herausforderung für das wirtschaftliche Recycling von LFP-Batterien dar. Dennoch enthalten LFP-Batterien drei von der EU als kritisch eingestufte Rohstoffe, nämlich Lithium, Phosphor und Graphit. Weitere wirtschaftlich sehr wichtige, wenn auch unkritische Metalle sind Aluminium und Kupfer. Derzeit gibt es kein spezielles, wirtschaftlich tragfähiges Verfahren im industriellen Maßstab für das Recycling von LFP-Batteriezellen am Ende ihrer Lebensdauer (EoL). Beim derzeitigen Stand der Technik (SoA) erfahren LFP-Batteriezellen in hohem Maße Downcycling, da sie nach Wissen der Projektpartner direkt der Stahl- oder Kupferindustrie zugeführt werden. Daher zielte das ACROBAT-Projekt darauf ab, ein umfängli- ches Verfahren für ein spezifisches LFP-Recycling zu entwickeln.