AURRELIA - Optimierung nasser Aufbereitungstechniken zur Rückgewinnung recyclingfähiger Fraktionen aus Lithium-Altbatterien; TV 2: Entwicklung eines mechanischen Aufbereitungsprozesses von Lithium-Altbatterien im nassen Milieu zur Optimierung der Verwertung der resultierenden Aufbereitungsfraktionen

Abstract

Das Forschungsvorhaben AURRELIA hatte das Ziel, den Recyclingprozess von Post-Consumer Lithium-Ionen-Batterien (LIB) durch die Entwicklung geeigneter Verfahren entlang der Prozesskette von der mechanischen bis zur hydrometallurgischen Aufbereitung signifikant zu optimieren. Dabei sollte ein möglichst großer Anteil der Batteriebestandteile einem Recycling zugänglich gemacht werden. Im Sinne eines Zero-Waste-Prozesses, aber auch um die Verwertungsquoten der EU-Batterieverordnung (Lithium: 50 Massen-% bis 2027; 80 Massen-% bis 2031) zu erreichen, sollten in dem Projekt hohe Ausbeuten und Reinheiten der gewonnenen Produkte erzielt werden. Um die o. g. Verwertungsquote für Lithium, was grundsätzlich wasserlöslich ist, bis 2031 zu erreichen, wurde im vorliegenden Teilprojekt ein mechanischer Aufbereitungsansatz im nassen Milieu angewendet. Zentrale Zielsetzung des Vorhabens war die recyclinggerechte und wirtschaftliche Aufbereitung der LIB, mittels geeigneter Nass-Zerkleinerungs- und weiterer Aufbereitungsverfahren. Der Aufschluss mittels Nass-Zerkleinerung von LIB-Modulen aus der Elektromobilität funktioniert vor allem bei kleinen Austragssieben (15, 20 mm) sowie bei Zellgehäusen, welche nicht prismatisch aufgebaut sind. Hierbei konnte der zurückbleibende Anteil der Materialverbunde im Schredder-Output auf 4 bzw. 8 Massen-% reduziert werden. Weiter kann mittels mehrstufiger, nassmechanischer Aufbereitung über 80 Massen-% der Aktivmaterialien zurückgewonnen werden ohne eine thermische Vorbehandlung vorzuschalten. Damit verbundene Sicherheitsrisiken, in Form von austretenden Gasen oder Brandpotentialen, wurden durch die angewendete Nass-Zerkleinerung und die installierte Aktivkohlefilterung der Abluft maßgeblich reduziert. Über zusätzliche Wasch- und Siebprozesse konnten mind. 80 Massen-% der Schwarzmasse zurückgewonnen werden. Weiter wurde mittels Schwimm-Sink-Trennung eine Separation der Grobfraktion in Kunststoff- und Metallpartikel realisiert.

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