Recycling von LiB: Stand der Technik und Perspektiven. Dr. Sascha Nowak 4. Kompetenztreffen Elektromobilität NRW,

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2 Recycling von LiB: Stand der Technik und Perspektiven Dr. Sascha Nowak 4. Kompetenztreffen Elektromobilität NRW,

3 Übersicht Legislative Vorgaben Batterie Direktive 2006/66/EC Implikationen Recycling Wiederverwertung & 2nd Life Universaler Prozess Zusammenfassung 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 3

4 Übersicht Legislative Vorgaben 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 4

5 Ausgangslage und Motivation Die Elektromobilität ist erst mit effektivem Batterierecycling ökologisch vollständig Rückgewinnung von Lithium, Kobalt, Nickel und weiteren Rohstoffen ist von strategischer Bedeutung für die Sicherung von Rohstoffen Zur Unterstützung der zukünftigen Wettbewerbsfähigkeit ist die Befassung mit dem Recycling von Lithium-Ionen-Traktionsbatterien notwendig Aufgrund der eingesetzten unterschiedlichen Materialien und der Komplexität der Traktionsbatterien ist die Entwicklung von Recyclingverfahren eine umfangreiche Aufgabe und verlangt das Zusammenwirken von verschiedenen Disziplinen 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 5

6 Batterie Direktive 2006/66/EC Hintergrund: Zwischen der Vorbereitung (2005), Adaption (2006) und Implementierung (2008) der Batterie Direktive hat sich die Marktnachfrage aufgrund folgender Punkte drastisch verändert: Schnell wachsender Einfluss der LiB Technologien auf den Markt 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 6

7 Markteinfluss Lit: AVICENNE ENERGY, Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 7

8 Batterie Direktive 2006/66/EC Hintergrund: Zwischen der Vorbereitung (2005), Adaption (2006) und Implementierung (2008) der Batterie Direktive hat sich die Marktnachfrage aufgrund folgender Punkte drastisch verändert: Schnell wachsender Einfluss der LiB Technologien auf den Markt Einsatz verschiedener Chemien in diesem Segment Vervielfachung der Applikationen einhergehend mit einer höheren Energie Dichte der Batterien in den Einsatzgebieten 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 8

9 Verwendungsanstieg Lit: AVICENNE ENERGY, Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 9

10 Applikationen 2005: LCO 1000 kwh 2015: LCO, NMC, NCA, LI-S. 100 kwh 10 kwh 1 kwh 0,1 kwh 0,01 kwh 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 10

11 Anzahl xev in Mio. Vorhersage 6,0 5,0 4,0 3,0 NPE (mit Förderung) Öko-Institut e.v. ISI (Mid Scenario) NPE (ohne Förderung) ISI (Pro Scenario ) Fahrzeugbestand KBA 2,0 1,0 0, Jahre C. Pellinger, T. Schmid. Laufendes Projekt: Merit-Order der Energiespeicherung im Jahr München : Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v., Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 11

12 Ziel der Direktive Schutz, Erhalt und Verbesserung der Umweltqualität Massnahmenharmonisierung damit der Europäische Markt funktioniert und gleichzeitig Vermeidung von Wettbewerbsstörungen Einhaltung der Abfall Hierarchie : Vermeidung Wiederverwertung Recycling Entsorgung 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 12

13 Unterscheidungskritierien Tragbare (Geräte-)Batterie: Können problemlos in der Hand gehalten werden (Handy, schnurlose Elektrowerkezeuge, Haushaltsgeräte/Haushaltsanwendung etc.) Starterbatterie Sämtliche Batterien welche die Zündung, Beleuchtung oder Anlasser betreiben Industriebatterien Unter anderem alle Batterien in allen elektromobilen Fahrzeugen (Autos, Fahrräder, Flughafenfahrzeuge etc.) 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 13

14 Übersicht Recycling & Prozesse 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 14

15 Generelle Einordnung Betrieb als Traktionsbatterie oder alternativer Applikation Betrieb Wiederaufbereitung der Batterie zur Verwendung in einer 2nd Life Applikation Wiederaufbereitung Recycling der Batterie und Wiederverwertung der Batterie bzw. ihrer Einzelkomponenten 2nd Life Anwendung 2nd Life als Spezialfall vor dem Recycling Recycling 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 15

16 Wiederverwertung & 2nd Life 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 16

17 Wiederverwertung & 2nd Life Wiederverwertung: 2nd Life: Jede dieser Maßnahmen hat rechtliche und ökonomische Folgen für den Käufer, Verkäufer und Anwender 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 17

18 (Kosten-)Faktoren beim Recycling Recycling Bislang nur kleine Kontingente verfügbar Anzahl der verwertbaren Materialien Gefahren bei unbekannten/verunfallten Batterien Anzahl der Recycler mit EU Recycling Efficiency Target Logistik ADR Regulatorien Genehmigungen für Lagerung und Versand Separater Transport beschädigter Batterien Keine zentralen Aufnahmezentren für große Volumen Organisation 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 18

19 Generelles Schema Pyrometallurgischer und Hydrometallurgischer Prozess sowie die Anwendbarkeit im Labormasstab sind dargestellt Vorseparierung aufgrund der Heterogenität Stickstoff wird generell als Schutzgas verwendet, wobei Nebenreaktionen mit dem Lithium vernachlässigt werden Pyrometallurgischer Prozess benötigt weniger mechanische Schritte Hydrometallurgischer Prozess ist aufwendiger und benötigt den Einsatz von Säuren (anorganisch/organisch) oder Bakterien 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 19 S. Krüger Synthesis and Recycling of Lithium-Ion Battery Cathodes and Fundamental Studies about the Interplay of Material Components in Full-Cells, Dissertation, Münster 2013.

20 Übersicht Zusammenfassung 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 20

21 Zusammenfassung Entsprechendes Regelwerk existiert Viele Begrifflichkeiten sind noch nicht ausreichend definiert und einige Aspekte benötigen mehr Klarheit (Kodierung, Trennung von Pb-Batterien) 2nd Life Konzepte existieren bislang theoretisch Recyclingprozesse sind vielfach beschrieben, aber die Wirtschaftlichkeit ist noch nicht gewährleistet 4. Kompetenztreffen - Elektromobilität NRW Page 21

22 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!