Recyclingfähiges Batteriesystem für E-Auto

Kreislauforientiert von Beginn an: Aufbau der recyclingfähigen Batterie in Modulbauweise mit Crash-Streben, Batteriemanagementsystem und den elektrischen Anschlüssen. (Bild: Ursula Raapke/Fraunhofer LBF)

Forscher begutachten das recyclinggerechte Batteriesystem.
Forscher begutachten das recyclinggerechte Batteriesystem. (Bild: Fraunhofer LBF)

Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen sind ab einem Kapazitätsverlust von 20 % nicht mehr für den Fahrzeugbetrieb geeignet, da sich die Reichweite und die Schnellladefähigkeit verringert. Die verbleibende Kapazität von 80 % ist für eine stationäre Speicheranwendung aber ausreichend. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekt „Circulus – nachhaltiges Batteriesystem für die Energiewende und neue Geschäftsmodelle“ wurde neben dem Recycling sowie dem Einsatz von Rezyklaten in Batteriegehäusen auch die Umnutzung der alten Batteriezellen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die enthaltenen Batteriezellen am Lebensende des Fahrzeuges meist noch eine ausreichende Kapazität und Performance aufweisen, um in einem zweiten Leben als stationärer Stromspeicher genutzt zu werden. „Damit erreichen wir eine Kreislaufführung der verwendeten Materialien und ermöglichen unter anderem eine nachhaltige Nutzung der ressourcenintensiven Batteriezellen“, erklärt Eva-Maria Stelter, Wissenschaftlerin am Fraunhofer LBF und Projektleiterin von Circulus.

Kunststoffrecycling: Der große Überblick

Mann mit Kreislaufsymbol auf dem T-Shirt
(Bild: Bits and Splits - stock.adobe.com)

Sie wollen alles zum Thema Kunststoffrecycling wissen? Klar ist, Nachhaltigkeit hört nicht beim eigentlichen Produkt auf: Es gilt Produkte entsprechend ihrer Materialausprägung wiederzuverwerten und Kreisläufe zu schließen. Doch welche Verfahren beim Recycling von Kunststoffen sind überhaupt im Einsatz? Gibt es Grenzen bei der Wiederverwertung? Und was ist eigentlich Down- und Upcycling? Alles was man dazu wissen sollte, erfahren Sie hier.

Warum eine interdisziplinäre Herangehensweise bei der Entwicklung hilft

Der Einsatz von bereits genutzten Batteriezellen aus ehemaligen Traktionsspeichern in 2nd-Life Anwendungen ist ein komplexer Transformationsprozess. „Um diesen zu bewältigen, bedarf es einer transdisziplinären Herangehensweise, um die relevanten Herausforderungen und Fragestellungen in ihrer Komplexität zu erörtern. Dabei müssen die unterschiedlichsten Sichtweisen verschiedener Wissenschaftsdisziplinen hinsichtlich ökonomischer, ökologischer und gesellschaftlicher Aspekte berücksichtigt werden“, erläutert Dr. rer. sust. Dominik Spancken, der erste Doktor der Nachhaltigkeitswissenschaften in Deutschland. Die Fraunhofer-Forscher haben dazu ihre Erkenntnisse in einer Studie veröffentlicht (doi:10.24406/publica-3042).

Die Forscher suchen weitere Partner, um im Verbund Rezyklat-Kunststoffe für anspruchsvolle Anwendungen nach anwendungsrelevanten Bedürfnissen zu entwickeln.

Was Sie über das Projekt „Circulus“ wissen müssen

Was mit Circulus erreicht werden soll (Bild: Fraunhofer LBF)

Im Vorhaben Circulus wird ein Batteriesystem entwickelt, das direkt für eine Erst- und eine Zweitnutzungsphase ausgelegt ist. Ein wichtiger Arbeitsschwerpunkt sind reversible und dennoch leichte sowie betriebssichere Fügeverbindungen auf Zellebene über die Modulbefestigung bis hin zum Systemgehäuse. Zusätzliche Aufgaben betreffen ein praktikables Verfahren zur Zellbewertung sowie die Realisierung effizienter und schneller Umbaukonzepte von mobilen zu stationären Anwendungen. Darüber hinaus ist das aktuelle Vorgehen der Verbrennung zur energetischen Verwertung von gebrauchten Kunststoffen nicht ressourcenschonend. Deshalb wird die Konstruktion so gestaltet, dass auch die verbauten Kunststoffe wirtschaftlich getrennt und rückgewonnen werden können.

Projektziele:

  • Reduzierung des Umarbeitungsaufwandes und der Arbeitszeit von mobil auf stationär
  • Reduzierung des Zerlegeaufwandes am Ende des stationären Einsatzes
  • Reduzierung des zeitlichen und finanziellen Aufwands für die Sicherheitsbewertung
  • Erhöhung der Rückführung der konstruktiven Kunststoffe in den Wertstoffkreislauf

Projektlaufzeit: September 2021 bis August 2024

Für weitere Informationen zum Projekt können Sie sich auch direkt auf den Seiten des Fraunhofer-Instituts informieren.

Quelle: Fraunhofer LBF

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