TY - BOOK

T1 - Entwicklung eines hydrometallurgischen Recyclingkonzeptes für Lithium-Ionen-Batterien

AU - Gerold, Eva

N1 - gesperrt bis 30-03-2024

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Durch den stetig wachsenden Absatz an Lithium-Ionen-Batterien steigt auch das Interesse an einer rohstofflichen Wiederverwertung der verwendeten Ressourcen. Finanzielle Anreize sowie gesetzliche Vorgaben stellen die treibenden Kräfte in dieser Branche dar. Das Ziel der Forschung besteht in einer Optimierung bestehender sowie der Entwicklung neuer industrieller Recyclingverfahren, um eine umweltschonende und gewinnbringende Rückführung der Metalle in die jeweiligen Herstellungsprozesse zu ermöglichen. Die verschiedenen Möglichkeiten der Recyclingprozesse lassen sich grob in vorverarbeitende, mechanische, hydrometallurgische und pyrometallurgische Verfahren einteilen. Unter Vorbehandlung wird jeder Prozess angesehen, der die Struktur der Lithium-Ionen-Batterie nicht verändert (z.B. das Sortieren nach Batterietyp aus gemischtem Abfall). Bei der mechanischen Verarbeitung finden verschiedene Techniken Verwendung, um Materialien freizulegen, zu klassifizieren und konzentrieren, ohne ihre Chemie zu verändern. Nach dieser Prozesseinheit erfolgt die Raffination durch hydrometallurgische, pyrometallurgische oder kombinierte Schritte. Die Pyrometallurgie bezieht sich auf Vorgänge bei erhöhten Temperaturen, bei welchen Redoxreaktionen ablaufen, um Metalle zu schmelzen und zu reinigen. Währenddessen erfolgt im Rahmen der Hydrometallurgie die Laugung wertvoller Elemente aus einer festen Matrix und die anschließende Modifikation durch Fällung oder Kristallisation. Da diese Techniken äußerst ressourcenintensiv erscheinen, besteht ein starker Einfluss von wirtschaftlichen Zwängen. Im Rahmen der Forschung an der Rückgewinnung von Wertstoffen aus Lithium-Ionen-Batterien konnte eine neue Kombination von Verfahrensschritten erarbeitet werden, welche eine selektive Rückgewinnung eines Kobalt-Nickel-Mischproduktes und des Lithiums ermöglichen, während die Entfernung von vorhandenen Verunreinigungen in definierten Fällungsschritten stattfindet. Dieser Prozess zeichnet sich vor allem durch die Spezifizierung von optimierten Parameterkombinationen in den einzelnen Laugungs- und Fällungsschritten aus, wodurch eine bestmögliche Rückgewinnung der Wertmetalle gewährleistet wird.

AB - Durch den stetig wachsenden Absatz an Lithium-Ionen-Batterien steigt auch das Interesse an einer rohstofflichen Wiederverwertung der verwendeten Ressourcen. Finanzielle Anreize sowie gesetzliche Vorgaben stellen die treibenden Kräfte in dieser Branche dar. Das Ziel der Forschung besteht in einer Optimierung bestehender sowie der Entwicklung neuer industrieller Recyclingverfahren, um eine umweltschonende und gewinnbringende Rückführung der Metalle in die jeweiligen Herstellungsprozesse zu ermöglichen. Die verschiedenen Möglichkeiten der Recyclingprozesse lassen sich grob in vorverarbeitende, mechanische, hydrometallurgische und pyrometallurgische Verfahren einteilen. Unter Vorbehandlung wird jeder Prozess angesehen, der die Struktur der Lithium-Ionen-Batterie nicht verändert (z.B. das Sortieren nach Batterietyp aus gemischtem Abfall). Bei der mechanischen Verarbeitung finden verschiedene Techniken Verwendung, um Materialien freizulegen, zu klassifizieren und konzentrieren, ohne ihre Chemie zu verändern. Nach dieser Prozesseinheit erfolgt die Raffination durch hydrometallurgische, pyrometallurgische oder kombinierte Schritte. Die Pyrometallurgie bezieht sich auf Vorgänge bei erhöhten Temperaturen, bei welchen Redoxreaktionen ablaufen, um Metalle zu schmelzen und zu reinigen. Währenddessen erfolgt im Rahmen der Hydrometallurgie die Laugung wertvoller Elemente aus einer festen Matrix und die anschließende Modifikation durch Fällung oder Kristallisation. Da diese Techniken äußerst ressourcenintensiv erscheinen, besteht ein starker Einfluss von wirtschaftlichen Zwängen. Im Rahmen der Forschung an der Rückgewinnung von Wertstoffen aus Lithium-Ionen-Batterien konnte eine neue Kombination von Verfahrensschritten erarbeitet werden, welche eine selektive Rückgewinnung eines Kobalt-Nickel-Mischproduktes und des Lithiums ermöglichen, während die Entfernung von vorhandenen Verunreinigungen in definierten Fällungsschritten stattfindet. Dieser Prozess zeichnet sich vor allem durch die Spezifizierung von optimierten Parameterkombinationen in den einzelnen Laugungs- und Fällungsschritten aus, wodurch eine bestmögliche Rückgewinnung der Wertmetalle gewährleistet wird.

KW - Recycling

KW - Lithium-Ion-Batteries

KW - Hydrometallurgy

KW - Lithium recovery

KW - SeLiReco-Process

KW - Recycling

KW - Lithium-Ionen-Batterien

KW - Hydrometallurgie

KW - Lithium-Rückgewinnung

KW - SeLiReco-Prozess

M3 - Dissertation

ER -