TY - THES

T1 - Untersuchung der Eignung der LIB-Kathodenmaterialien Li(NixCoyAl1-x-y)O2 und Li(NixMnyCo1-x-y)O2 für ein pyrometallurgisches Recyclingverfahren im induktiv beheizten Schüttschichtreaktor

AU - Nagovnak, Peter

N1 - gesperrt bis null

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Angesichts globaler Anstrengungen zur Verringerung der CO2-Emissionen können in der Automobilindustrie zunehmende Tendenzen in Richtung einer Elektrifizierung der Fahrzeugflotten beobachtet werden. Als Energiespeicher für diese Fahrzeuge bieten sich Batterien auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energie- und Leistungsdichte besonders an. Aufgrund des damit in Zukunft verbundenen erhöhten Bedarfs an Recyclingkapazitäten für Lithium-Ionen-Batterien (LIBs), wird am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik der Montanuniversität Leoben an einem neuen pyrometallurgischen Recyclingverfahren gearbeitet. In vorliegender Arbeit wird das Verhalten von zwei der vielversprechendsten LIB-Technologien, Lithium-Nickel-Mangan-Oxid (NMC) und Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA) und deren Reduktionsfähigkeit bei hohen Temperaturen untersucht. Zu diesem Zweck wurden Untersuchungen an obengenannten Kathodenmaterialien mit und ohne Kohlenstoffzusatz in Erhitzungsmikroskop und Induktionstiegelofen durchgeführt. Um fundierte Aussagen zu auftretenden Reduktionstemperaturen treffen zu können, wurde zusätzlich eine simultane thermische Analyse bestehend aus Thermogravimetrie und Differenzthermoanalyse durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass in beiden Fällen über 75% der in den Kathodenmaterialien enthaltenen Wertmetalle reduziert wurden. Während Lithium und ein Teil des in NMC enthaltenen Mangans den Reaktorraum verlassen haben, konnten die übrigen Wertmetalle in Form einer während des Vorgangs geschmolzenen und danach wieder erstarrten Metalllegierung wiedergefunden werden. Dabei wiesen die derzeit wertbringendsten Metalle Kobalt und Nickel Transferkoeffizienten von jeweils etwa 90% bei NMC und 60% (Co) bzw. 100% (Ni) bei NCA auf.

AB - Angesichts globaler Anstrengungen zur Verringerung der CO2-Emissionen können in der Automobilindustrie zunehmende Tendenzen in Richtung einer Elektrifizierung der Fahrzeugflotten beobachtet werden. Als Energiespeicher für diese Fahrzeuge bieten sich Batterien auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energie- und Leistungsdichte besonders an. Aufgrund des damit in Zukunft verbundenen erhöhten Bedarfs an Recyclingkapazitäten für Lithium-Ionen-Batterien (LIBs), wird am Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik der Montanuniversität Leoben an einem neuen pyrometallurgischen Recyclingverfahren gearbeitet. In vorliegender Arbeit wird das Verhalten von zwei der vielversprechendsten LIB-Technologien, Lithium-Nickel-Mangan-Oxid (NMC) und Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA) und deren Reduktionsfähigkeit bei hohen Temperaturen untersucht. Zu diesem Zweck wurden Untersuchungen an obengenannten Kathodenmaterialien mit und ohne Kohlenstoffzusatz in Erhitzungsmikroskop und Induktionstiegelofen durchgeführt. Um fundierte Aussagen zu auftretenden Reduktionstemperaturen treffen zu können, wurde zusätzlich eine simultane thermische Analyse bestehend aus Thermogravimetrie und Differenzthermoanalyse durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass in beiden Fällen über 75% der in den Kathodenmaterialien enthaltenen Wertmetalle reduziert wurden. Während Lithium und ein Teil des in NMC enthaltenen Mangans den Reaktorraum verlassen haben, konnten die übrigen Wertmetalle in Form einer während des Vorgangs geschmolzenen und danach wieder erstarrten Metalllegierung wiedergefunden werden. Dabei wiesen die derzeit wertbringendsten Metalle Kobalt und Nickel Transferkoeffizienten von jeweils etwa 90% bei NMC und 60% (Co) bzw. 100% (Ni) bei NCA auf.

KW - Recycling

KW - Lithium-Ion-Batteries

KW - Elektric Mobility

KW - Pyrometallurgy

KW - Inductively heated packed-bed reactor

KW - Recycling

KW - Lithium-Ionen-Batterien

KW - Elektromobilität

KW - Pyrometallurgie

KW - Induktiver Schüttschichtreaktor

M3 - Masterarbeit

ER -