11. Symposium Energieinnovation

Transkript

1 ycling von Lithium-Ionen-Batterien 11. Symposium Energieinnovation Alte Ziele neue Wege Gunnar Bärwaldt Gefördert durch: Graz,

2 Gliederung Motivation Eckdaten Vorgehen Zusammenfassung 2

3 Motivation Eigentum Nutzungsrecht Garantie Automobilhersteller Entsorgung Antwort auf die after-use Frage von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Geschäftsmodellen 3

4 Ausgangslage Entsorgung Bestehende yclingverfahren nicht für große Zahl an Traktionsbatterien geeignet Lithium wird aktuell nicht zurückgewonnen Netzwerke zur Rücknahme, zum Transport und zur sicheren Demontage derzeit nicht existent. Großes Potenzial interdisziplinärer Untersuchungen vorhanden Verbundforschungsprojekt Litho initiiert 4

5 Gliederung Motivation Eckdaten Vorgehen Zusammenfassung 5

6 Projektsetting Litho ycling von Lithium-Ionen-Batterien Träger BMU VDI / VDE IT Industrie Forschung AUDI AG Chemetall Electrocycling Evonik Litarion Fränkisches ycling Zentrum TU Braunschweig NFF (Konsortionalführer) H.C. Starck I+ME Actia ylex SüdChemie Volkswagen WWU Münster Laufzeit 2 Jahre Förderung 8,4 Mio. Förderung 18 Mio. Projektvolumen Ziele Rückgewinnung von Aktivmaterialien zur erneuten Verwendung Konzeptionierung von Rücknahmenetzwerken und Demontageprozessen

7 Projektpartner Wissenschaft TU Braunschweig Batteriebau I+ME Actia WWU Münster TU Braunschweig WWU Münster Münster I+ME actia ylex Chemetall Braunschweig Goslar Volkswagen AG Wolfsburg Electrocycling HC Starck Kamenz Evonik Litatrion Materialien Chemetall Süd Chemie ycling Electrocycling ylex H.C. Starck Fränkisches Fränkisches ycling Zentrum Wirtschaftliche Partner Wissenschaftliche Partner yclingzentrum Baudenbach Audi AG Komponenten Evonik Litarion Automotive Volkswagen AG Ingolstadt Moosburg Audi AG Süd -Chemie 7

8 Gliederung Motivation Eckdaten Vorgehen Zusammenfassung 8

9 Analyse des Altbatterieaufkommens - Vorgehen Marktentwicklung Initiales und langfristiges Marktpotenzial nach Fahrzeugkonzept Fahrzeugbestand Lebensdauer nach Antriebskonzept Batteriezellenrückfluss Nach Antriebskonzept und Batterievariante Verzögerung zwischen Ausbau und Eintreffen (Weiterverwendung) Batteriezellenbestand Anteil Batterievariante in Antriebskonzept Durchschnittliche Zellenanzahl Batterievariante in Antriebkonzept Lebensdauer (für Traktionsbetrieb) 9

10 Analyse des Altbatterieaufkommens - Visualisierung Beispiel: Absatz- und Bestandsanalyse für Elektrofahrzeuge (EFZ) sowie Batterierückfluss Modellierung zur Szenariounterstützung EFZ-Absatz EFZ-Bestand = Kum. Absatz - Abmeldung Batterierückfluss 1. EoL der EFZ 2. Batterieersatz t 10

11 Hydrometallurgische Aufbereitung als Basis zur Materialrückgewinnung Hydrometallurgische Aufarbeitung und Verwertung von NE- Metallen Herstellung und Charakterisierung von Elektroden und Testzellen aus recycelten Aktivmaterialien Charakterisierung der recycelten Rohstoffe und Bewertung für Verwendungszweck Synthese und Charakterisierung von Aktivmaterialien aus recycelten Rohstoffen 11

12 Auswahl eines ycling-konzeptes Strategische Netzwerkplanung Planung von Standorten, Kapazitäten, Materialflüssen Standortbezogene Prozessgestaltung Planung der yclingprozesse im Unternehmen Ausbau (z.b. Werkstatt) Sammlung ycling Batterie demontieren Komponenten trennen Material rückgewinnen Quelle: AIP-TUBS 12

13 Lebensweg Lith Ökobilanzierung Umweltwirkungen entlang des Produktlebensweges Rohstoffe & Energie Rohstoffgewinnung Herstellung Nutzung ycling & Entsorgung Emissionen in Luft und Wasser, Abfälle, Abwässer Quelle: IWF-TUBS 13

14 Unterstützung der Fahrzeugkonstruktion Definieren von allgemeinmöglichen Packagebereichen Freie Packagebereiche Ableiten der für das Batteriesystem geeigneten Packagebereiche Packagebereiche für die Batterie Bestimmen von im Crashfall sicheren Packagebereichen für das Batteriesystem Crashsichere Packagebereiche 14

15 Konzeptionierung einer Pilotanlage Sammelkonzepte & Dimensionierung Batteriegestaltung & Sicherheitsvorschriften Aufbereitungsprozesse Demontageplanung Alterungsverhalten Ökologische / ökonomische Bewertung ycling-pilotanlage Demontagesystem(e) Integration der gewonnenen Erkenntnisse Lithium ycling Pilotanlage Chemetall Aufbereitungsanlage(n) Hochreine Lithium Salze zur Materialsynthese z.b. LiOH, Li 2 CO 3 Rückgewinnung von Co, Ni, Mn Chemetall Projektinitiative Batteriesysteme Batteriemodule Batteriezellen Sonstige Materialien 15

16 Gliederung Motivation Eckdaten Vorgehen Zusammenfassung 16

17 Zusammenfassung BMS Weiternutzung stationär Zelle Batteriesystem Nutzung mobil Zustandsbewertung Verwertung Komponenten Materialaufbereitung Quelle: HTEE 17

18 Ansprechpartner: Technische Universität Braunschweig Niedersächsisches Forschungszentrum Fahrzeugtechnik Gunnar Bärwaldt T: F: