Auf dem Weg in die Lithium-Zirkularität

Lithium ist essenzieller Bestandteil von Batterien und Akkumulatoren und kommt u. a. in Smartphones und Notebooks zum Einsatz. Aufgrund ihrer hohen Energiedichte sind Lithium-Ionen-Batterien zudem für den expandierenden Markt der Elektromobilität von enormer Relevanz.

Steigende Nachfrage nach einem limitierten Rohstoff

Laut Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) ist bis 2030 mit einem Anstieg des globalen Lithium-Bedarfs auf bis zu 559.000 Tonnen pro Jahr zu rechnen. Doch die Rohstoffvorkommen sind begrenzt. Das stellt die Lithium-Ionen-Batterieherstellung vor Herausforderungen bei der Beschaffung – und eröffnet dem Batterierecycling-Markt neue Möglichkeiten.

Die Suche nach weiteren Lithium-Bezugsquellen führt u. a. dazu, dass weltweit Anlagen gebaut und Verfahren für das effiziente Recycling von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt werden – auch in Deutschland. Der neue Technologiefilm des VDI ZRE zeigt nun, wie durch die Kombination zweier Verfahren Lithium in besonders hoher Qualität aus den Batterien zurückgewonnen und in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden kann.

Von Granulat über Black Mass zu Recycling-Lithium mit besonders
hoher Reinheit

In einem ersten Schritt werden ausrangierte Batterien aus Elektrofahrzeugen bei der Duesenfeld GmbH in Wendeburg tiefenentladen, zerlegt und geschreddert. Aus dem Mischgranulat gilt es anschließend über verschiedene Zwischenschritte, die enthaltenen Bestandteile zu extrahieren und das Granulat dafür in die verschiedenen Fraktionen aufzutrennen. Wertvolle Stoffe wie Kobalt, Nickel, Mangan, aber auch das Lithium, befinden sich am Ende dieses Prozesses in einer pulverartigen schwarzen Fraktion, der sogenannten Black Mass.

Im zweiten Schritt wird diese Black Mass durch ein spezielles – an der TU Bergakademie Freiberg entwickeltes – Verfahren in einer Pilotanlage des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Freiberg weiter behandelt, sodass 95 % des Lithiums in Form von Lithiumcarbonat aus der Black Mass wiedergewonnen werden. Das Lithiumcarbonat der Freiberger Ingenieur*innen hat mit einer Reinheit von 99,8 % Batteriequalität (erforderlich sind 99,5 %) und kann direkt in die Produktion zurückgeführt werden.

Der Technologiefilm „Stoffkreisläufe in der E-Mobilität schließen – Lithium-Ionen-Batterien recyceln“ des VDI Zentrums Ressourceneffizienz wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) erstellt.