AURRELIA - Optimierung nasser Aufbereitungstechniken zur Rückgewinnung recyclingfähiger Fraktionen aus Lithium-Altbatterien - Teilvorhaben 1

Abstract

Ziel des Vorhabens AURRELIA war die Entwicklung eines ganzheitlichen Recyclingprozesses für die Rückgewinnung der recyclingfähigen Materialien aus Lithium-Ionen-Batterien.

Mittels Nasszerkleinerung der Batterien konnte der wasserlösliche Teil des in den Batterien enthaltenen Lithiums durch Überführung in eine wässrige Lösung an einer frühen Stelle im Gesamtprozess von den anderen werthaltigen Batteriematerialien separiert werden.

Beim Projektpartner AVT.CVT wurde mittels des einmaligen Durchlaufens der Membranverfahren das Lithium aus dieser Lösung mit einer Ausbeute von 68 % extrahiert und um den Faktor 24 aufkonzentriert. Unsere Experimente zeigen, dass durch Rückführungen innerhalb der Membranverfahren Ausbeute und Aufkonzentrierung signifikant erhöht werden können. Das Upscaling könnte für die Membranverfahren erfolgreich gezeigt werden und somit den Weg zur industriellen Umsetzung ebnen. Die nachfolgende Rückgewinnung des Lithiums als Lithiumcarbonat-Salz wurde beim Projektpartner AVT.FVT entwickelt. Das Lithium wurde aus der Lithium-Lösung mit einer Ausbeute von 77 % und einer Reinheit von 98 % zurückgewonnen. Damit wurde der angestrebte Reinheitsgrad von mindestens 90 % erfüllt. Die industrielle Umsetzbarkeit der entwickelten Lithiumcarbonat-Fällung wurde durch den Übertrag vom Labormaßstab in den Liter-Maßstab und Entwicklung der kontinuierliche Betriebsweise erfolgreich demonstriert.

Aus der Schwarzmasse hat der Projektpartner IME die werthaltigen Elemente Li, Co, Ni und Mn zu hohen Prozentsätzen mittels biologisch abbaubarer organischer Säuren zurückgewonnen. In der ersten Stufe wurde Lithium durch eine Oxalsäure-Laugung und anschließende Eindampfung als Rohsalz mit einer Rückgewinnungsrate von über 96 % zurückgewonnen. Die Wertmetalle Co, Ni und Mn wurden anschließend mittels Zitronensäure-Laugung mit Wasserstoffperoxid und Oxalat-Fällung gewonnen, wobei über 98 % für Co und Ni sowie über 95 % für Mangan erreicht wurden. Darüber hinaus konnte der entwickelte Prozess erfolgreich im Maßstab von 50 Litern hochskaliert werden.

Im Rahmen des Teilvorhabens 1 wurden für ein möglichst vollständiges Recycling der werthaltigen Komponenten geeignete Prozessschritte identifiziert, experimentell ausgelegt und als industriereifer Gesamtprozess demonstriert.

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