Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Rezyklat-Upcycling durch hydrothermale Aufbereitung von NMC aus direktem Recycling von Traktionsbatterien (ReUpDirekt)
In Kürze
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung energieeffizienter und nachhaltiger Prozesse zur Aufwertung von NMC-Kathodenmaterial aus einem CO2-reduzierten Recyclingverfahren, ohne den Umweg über Precursor-Vorstufen.
Im Detail
Das im Vorhaben eingesetzte Rezyklat stammt aus einem direkten Recycling-Prozess (ERLOS-Prozess), bei dem das Kathodenaktivmaterial CO2-arm vom Stromsammler separiert wird. Für die Schließung des Stoffkreislaufs ist demnach eine Aufbereitung des Materials notwendig, der die Alterungserscheinungen des Aktivmaterials kompensiert. Hierbei wird auf die Erkenntnisse aus dem BMBF geförderten Vorhaben LiMeS und dem dort untersuchten hydrogalvanischen Ansatz gesetzt.
Für die Bewertung und Charakterisierung der Kathodenmaterialaufbereitung werden u.a. kleinformatige Testzellen aufgebaut, die anschließend einer vollumfänglichen elektrochemischen Charakterisierung, u.a. hinsichtlich Zyklenstabilität, Alterung und Benchmarking gegenüber Frischzellen-Material unterzogen werden. Basierend auf den Charakterisierungsdaten soll ein Simulationsmodell zur Nachbildung der Zelle parametriert und validiert werden. Hierfür werden bestehende Modelle weiterentwickelt, um unterschiedliche Mischungsverhältnisse aus Rezyklat und Frischmaterial sowie unterschiedliche Partikelgrößenverteilungen darzustellen. Das Modell wird genutzt, um Einflussparameter (Mischungsverhältnis, Größenverteilung) zur variieren und somit die elektrochemische Performance und das Degradationsverhalten der Zelle zu optimieren.