Projektbeschreibung
Das Projekt „SIMTEGRAL“ ist im Kompetenzcluster „greenBatt“ der Querschnittsinitiative Batterielebenszyklus des BMBF angesiedelt und soll die Grundlagen für das nachhaltige Recycling von Batterien und Rohstoffen sowie die Schließung von Stoff- und Materialkreisläufen im Batterielebenszyklus schaffen. SIMTEGRAL befasst sich dabei im Wesentlichen mit der Analyse und Bewertung der komplexen Wertschöpfungsketten von Batterierohstoffen sowie ihrer nachhaltigen Gestaltung. Der Arbeitsschwerpunkt des AIP liegt in der Modellierung, der sozio-ökonomischen Bewertung sowie der Gestaltung von Rohstoff-Supply Chains für Lithium-Ionen Batterien.
Verantwortlicher
Projektpartner
- Technische Universität Braunschweig
- Institut für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion (AIP)
- Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)
- Institut für Partikeltechnik (iPAT)
- Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik (InES)
- Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME – RWTH Aachen)
Ausgangslage und Problemstellung
Die in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzten Rohstoffe bestimmen nicht nur deren technische Eigenschaften, sondern tragen auch maßgeblich zu den Herstellkosten sowie den ökologischen und sozialen Auswirkungen bei. Diese Kosten und Auswirkungen werden durch die Gestaltung der Prozess- und Wertschöpfungsketten beeinflusst und können sich je nach Rohstoff(-form), Abbauregion, eingesetzten Technologien sowie Herkunft (primär oder sekundär) erheblich unterscheiden. In diesem Zusammenhang haben zahlreiche Forschungsergebnisse gezeigt, dass sich wirtschaftliche, ökologische und versorgungspolitische Vorteile durch die Wiedergewinnung der Batterierohstoffe durch Recycling erzielen lassen. Allerdings sind die verfügbaren Datensätze zur Bewertung von zirkulären bzw. sekundären Supply Chains aktuell wenig differenziert, nur unzureichend detailliert, und somit für die Bewertung der Auswirkungen von in der Elektromobilität eingesetzten Materialien und Komponenten auf Gesellschaft und Umwelt oft nicht geeignet. Insgesamt fehlen belastbare Modelle, die Batterierohstoff-Supply Chains und den Batterielebenszyklus abbilden und dabei auch skalierte Recyclingprozessketten miteinbeziehen. Um die Gestaltung von nachhaltigen Supply Chains zu unterstützen ist daher ein ganzheitlicher Ansatz notwendig, welcher die bestehenden komplexen und globalen Wirkzusammenhänge aktueller Supply Chains, sowie die Herausforderungen und Potentiale zirkulärer Supply Chains abbilden kann.
Zielsetzung und Vorgehensweise
Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, physikalisch basierte Multiskalensimulationsmodelle der wichtigsten Prozesse zur Primär- und insbesondere zur Sekundärrohstoffherstellung der Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln und experimentell zu validieren, um Prozessdaten von höherer Qualität und Auflösung als bisher liefern zu können. Die erstellten Modelle werden miteinander verbunden und in einem übergeordneten Bewertungsansatz integriert. Mithilfe des Bewertungsansatzes werden die Rohstoff-Supply Chains hinsichtlich ihrer ökologischen, ökonomischen und sozialen Dimensionen bewertet, um Ergebnisse zu erzielen, die innerhalb eines Entscheidungsunterstützungsmodells zur Gestaltung nachhaltiger Rohstoff-Supply Chains genutzt werden können. Mithilfe der Ergebnisse des Entscheidungsunterstützungsmodells sollen schlussendlich Handlungsempfehlungen für die Industrie, Wissenschaft sowie Politik abgeleitet werden.
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