Kreislaufwirtschaft Forschungsprojekt Difference will Recycling-Quote bei Cell-to-Pack-Batteriesystemen optimieren

Die Recycling-Quote auch bei Batteriesystemen zu verbessern, deren Zellen nicht mehr in Modulen, sondern direkt in das Batteriepack eingebaut werden – das ist das Ziel des Forschungsprojekts Difference. Dieses ist nun in die Umsetzphase gestartet.

Der Markthochlauf der Elektromobilität ist eng mit der Weiterentwicklung von Batteriesystemen verbunden. Cell-to-Pack-Architekturen (C2P), bei denen Batteriezellen ohne Modulaggregation direkt im Batteriepack verbaut werden, ermöglichen eine bessere Energiedichte und eine effizientere Raumnutzung. Allerdings werden konventionelle Schraubverbindungen dabei durch großflächige Verklebungen und Ausschäumungen zwischen den Batteriezellen ersetzt.

Die hochintegrierte Bauweise sowie die neuen Verbindungsmaterialien und -arten erschweren die Demontage und somit das Recycling erheblich, weil ihre Entfernung aufwendige manuelle Arbeit oder thermomechanische Verfahren erfordert. Die damit einhergehende eingeschränkte Recyclingfähigkeit steht auch im Widerspruch zu den Zielen der europäischen Batterieverordnung. Diese erfordert hohe Rückgewinnungsquoten für kritische Rohstoffe wie Lithium, Nickel, Kobalt und Kupfer.

Grundlage für Kreislaufführung von C2P-Batteriesystemen schaffen

Darüber hinaus muss ein weiteres Problem gelöst werden, denn es gibt bisher keine einheitlichen Reparaturkonzepte. Der Ausfall einzelner Zellen führt häufig zur Aussonderung ganzer Batteriesysteme. Dadurch bleibt großes Potenzial für Second-Life-Anwendungen ungenutzt. Die selektive Trennung und Entnahme funktionstüchtiger Zellen sind bislang jedoch nicht möglich, weil hochintegrierte Systeme kaum selektiv zerlegbar sind.

An dieser Stelle setzt Difference mit dem Ziel an, eine technologisch belastbare Grundlage für die Kreislaufführung hochintegrierter C2P-Batteriesysteme zu schaffen. Im Mittelpunkt stehen vier Forschungsthemen:

• Erforschung Laser-basierender Demontageverfahren für strukturgebende Elemente des Batteriepacks

• die Entwicklung laserbasierter Verfahren zur selektiven Trennung von Kleb- und Schaumstoffen sowie metallischen Komponenten

• die Umsetzung einer automatisierten, robotergeführten Demontage

• die ökologische und ökonomische Bewertung der neuen Prozesse

Damit verfolgt man einen ganzheitlichen Wertschöpfungsansatz: Von der gestaltungsseitigen Optimierung über die automatisierte Trennung bis hin zur ökologischen und ökonomischen Bewertung werden alle Aspekte der Kreislaufführung berücksichtigt. Das Zielbild des Projekts umfasst die Entwicklung eines modularen, adaptiven und automatisierten Demontagesystems mit vier Stationen. Diese ermöglichen eine ganzheitliche Demontage-Prozesskette, um hochintegrierte Batteriepacks zu zerlegen, für anschließende Recyclingprozesse oder für verschiedene »ReX«-Themen wie Reparatur und Remanufacturing.

Impulse für zukunftsfähige Designphilosophien

Difference versteht sich als Brückentechnologie zwischen physikalischer Recyclingfähigkeit neuer Batteriearchitekturen und den politischen Zielgrößen von Ressourceneffizienz, Emissionsminderung und technologischer Souveränität. Das Projekt liefert industriekompatible, skalierbare Lösungen und setzt Impulse für zukunftsfähige Designphilosophien und regulatorische Innovationspfade im europäischen Batterieökosystem. Am Projekt beteiligt sind das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA als Konsortialführer, die Hochschule Trier, Umwelt-Campus Birkenfeld, PreZero Service Deutschland, Kautenburger, Trumpf Laser- und Systemtechnik sowie Ford, Arena2036, BASF Polyurethanes und bdtronic.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA bringt im Projekt sein Know-how aus dem „Zentrum für digitale Batteriezellenproduktion“ (ZDB) sowie in der Entwicklung robotergestützter Automatisierungs- und Demontagetechnologien für die Kreislaufwirtschaft ein. Der Schwerpunkt liegt auf der nachhaltigen Nutzung und Wiederverwertung von Batterien durch automatisierte Rückbauprozesse.

Die gewonnenen Erkenntnisse werden direkt in industrielle Anwendungen überführt und tragen zur Entwicklung effizienter Recycling- und Reparaturverfahren bei. Das Institut bringt zudem Erfahrungen aus früheren Projekten ein, etwa in der Bewertung von Recyclingtechnologien, ökologischen Analysen und der Entwicklung automatisierter Demontageverfahren. (se)

Elektromobilität

Kreislaufwirtschaft: Polestar setzt recycelte Batteriematerialien in seinen Fahrzeugen ein

Kreislaufwirtschaft

BMW baut Competence Center Circularity in Wackersdorf

(ID:50809511)