Li-Ion-Batterien sind für Laptops, Mobiltelefone und Elektrofahrzeuge unerlässlich, aber die Ressourcen, die für die Herstellung benötigt werden, sind begrenzt und ihre Extraktion beinhaltet Umwelt- und soziale Probleme. Das Recycling dieser Batterien ist schwierig, aber eine leistungsstarke Li-Ion-Recyclinglinie ist für die Rückgewinnung von wertvollen Materialien wie Kupfer, Kobalt, Mangan und Lithium erforderlich.

Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist unerlässlich, um Umweltverschmutzung zu vermeiden und wertvolle Materialien zurückzugewinnen. Derzeit werden nur etwa 501 tp3t Li-Ionen-Batterien weltweit recycelt, was den Verbesserungsbedarf unterstreicht Recyclingprozesse und ihre Effizienz steigern.

In Rumänien gibt es Initiativen, die aus nicht erstattungsfähigen EU-Mitteln finanziert werden, um einige Recyclingfabriken für Lithium-Ionen-Batterien zu eröffnen, die erheblich zur Abfallbewirtschaftung und zur Rückgewinnung von Material für die Herstellung von Li-Ionen-Batterien beitragen könnten.

Zylindrische Recycling

Li-Ion-Batterien mit Hardcase

Lithium-Ionen-Batterien mit Softcase

Positive/negative Typenschilder

Die Hauptstufen im Recyclingprozess von Li-Ion-Batterien

Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist ein wichtiger Schritt für die Rückgewinnung von Wertstoffen und die Reduzierung der Umweltbelastung. Der Prozess umfasst mehrere Stufen, von der Batteriesammlung und -entladung bis hin zur Demontage, Zerkleinerung, Trennung und Reinigung. Jede Stufe ist so konzipiert, dass die Rückgewinnung von Edelmetallen wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan maximiert und gleichzeitig die Sicherheit und Nachhaltigkeit des Prozesses gewährleistet wird.

Batterien sammeln und entladen

• Gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien werden aus verschiedenen Quellen wie elektronischen Geräten, Elektrofahrzeugen oder Energiespeichersystemen gesammelt.
• Die Batterien werden überprüft, um mögliche Schäden oder Leckagen zu erkennen.
• Die Batterien sind vollständig entladen, um das Risiko chemischer oder thermischer Reaktionen während der Verarbeitung zu verringern. Dieses Stadium kann durch elektrische Entladung, kryogenen Frost oder Eintauchen in wässrige Lösungen erreicht werden.

Entfernen der Batterien

• Die Batterien werden manuell oder automatisch zerlegt, um einzelne Zellen von anderen Komponenten wie Gehäuse, Kabel und Batteriemanagementsystem zu trennen.
• Demontageteile können je nach Zustand separat wiederverwendet oder recycelt werden.

Zerkleinern und Trennung

• Die Batteriezellen werden mechanisch zu einem feinen Granulat zerkleinert.
• Die Granulate werden durch mechanische Prozesse wie Raffination, magnetische Trennung oder Wirbelströme in verschiedene Fraktionen getrennt.
• Separate Fraktionen enthalten Materialien wie Kupfer, Aluminium, Kunststoff und „Schwarze Masse” (bestehend aus aktiven Materialien von Elektroden wie Nickel, Magnesium, Kobalt, Lithium, Graphit).

Weiterverarbeitung

• Die Schwarzmasse wird weiteren Verfahren wie Pyrometallurgie (Thermobehandlung) oder Hydrometallurgie (einem sauren oder alkalischen Verfahren) unterzogen, um wertvolle Metalle wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan zu extrahieren und abzutrennen.
• Rückgewinnungsmetalle können zur Herstellung neuer Lithium-Ionen-Batterien oder in anderen industriellen Anwendungen verwendet werden.

Endprodukte reinigen und erhalten

• Die extrahierten Metalle werden weiter gereinigt, um die geforderten Qualitätsstandards zu erfüllen.
• Zu den erhaltenen Endprodukten gehören Metalle wie Lithium, Kobalt, Nickel, Kupfer und Aluminium, die in den Produktionszyklus wieder eingeführt werden können.

Es ist wichtig zu beachten, dass einige Stadien, wie die pyrometallurgische oder hydrometallurgische Behandlung der Schwarzmasse, je nach der von jeder Recyclinganlage verwendeten Technologie variieren können. 

Recycling-Aluminium aus Li-Ion-Batterien

Kupfer aus Li-Ionen-Batterien recycelt

Schwarze Masse aus Li-Ion-Batterien recycelt

Trennen Sie Materialien vom Recycling von Li-Ionen-Batterien

Wie werden wertvolle Materialien aus Li-Ion-Batterien gewonnen?

Pyrometallurgie

Pyrometallurgie beinhaltet Wärmebehandlung von Batterien zur Trennung wertvoller Metalle. Der Prozess umfasst die folgenden Schritte:

• Batteriezerkleinerung: Batterien werden in einer Hammermühle zerkleinert, um kleine Bruchstücke zu erhalten.
• Schmelzen: Die Fragmente werden bei hohen Temperaturen in einem Ofen geschmolzen, wo sich die Metalle von anderen Materialien trennen.
• Metallrückgewinnung: Wertvolle Metalle wie Kobalt, Nickel und Kupfer werden aus der geschmolzenen Masse gewonnen.

Pyrometallurgie ist für die Metallrückgewinnung wirksam, verbraucht jedoch viel Energie und erzeugt Treibhausgasemissionen.

Hydmetalurgie

Hydmetallurgie verwendet chemische Lösungen, um Metalle in Batterien aufzulösen. Die Stufen umfassen:

• Geschredderte Batterien werden in sauren Pools oder andere chemische Lösungen zum Auflösen von Metallen getaucht.
• Gelöste Metalle werden durch die Lösung durch Zugabe chemischer Reagenzien ausgefällt.
• Die ausgefallenen Metalle werden gereinigt, um qualitativ hochwertige Produkte zu erhalten.

Hydrometallurgie ist weniger energetisch intensiv als Pyrometallurgie, beinhaltet aber die Verwendung gefährlicher Chemikalien.

Ultraschalltechnologie

Die Ultraschalltechnologie nutzt hochfrequente Schallwellen, um die chemische Extraktion zu beschleunigen. Die Stufen umfassen:

• Die Batterien werden in einer chemischen Lösung Ultraschallwellen ausgesetzt, was die Auflösung von Metallen verbessert.
• Gelöste Metalle werden durch chemische Standardverfahren gewonnen.

Die Ultraschalltechnologie ist effektiv und kann die Zeit für die Metallextraktion verkürzen.

Recyclinglinie Li-Ion Batterien – benötigte Maschinen und Produktionslayout

Maschinen in einem kompletten Strom für eine Li-Ion-Batterie-Recyclinglinie benötigt:

• Der erste Hackvorgang wird durch einen 2-Schaft-Chopper durchgeführt, aus dem gehackte Materialien mit einer Größe von 50 x 100-150 mm herauskommen.
• Das zerkleinerte Material im ersten Chopper wird auf einem Streifen zum Refiner transportiert, um ein viel feineres Sekundärhacken zu erreichen, wodurch die Größe auf etwa 15 mm reduziert wird
• Das gehackte Material wird getrocknet und in einen Luftabscheider zur Trennung von schwerem Material, Eisen- und Nichteisenmetallen aus dem Leichtmaterial, meist Kunststoff- und Schwarzmasse, eingespeist
• Die Paste und die schwarze Substanz werden in ein Zwischensilo eingebracht und dann in Pulverform geschnitten
• Eisenmetalle werden durch ein lebhaftes Magnettrommelsieb und Nichteisenmetalle mit Hilfe eines Wirbelstromabscheiders getrennt
• Das Material wird einem Refiner zugeführt, der Feinanteil besteht aus schwarzer Masse (im Verhältnis 50-80 %) und wird in die Big Bags gefüllt. Überdimensioniertes Material trennt sich in leichtes Material und schweres Material in einen Zickzack-Raffinerie. Das schwere Material wird in einem Trog unter dem Refiner gesammelt.
• Das Leichtmaterial wird dagegen mit Hilfe einer Hammermühle auf eine einheitliche Größe gebracht und durch eine Siebmaschine in fünf Fraktionen unterteilt: Das Untermaß wird aus der schwarzen Masse gebildet, und die drei Trenneinheiten werden durch die Kupfer-Aluminium-Fraktionen, Kunststoffe und Eisenmetalle gebildet