Bearbeitung: Sima Hellmers
Eine der Optionen zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien besteht in der unmittelbaren pyrometallurgischen Verarbeitung ganzer Zellen. Ein Vorteil dieses Prozesses besteht in der hohen Robustheit und der Chance, wechselnde Zellgenerationen/Zellchemien auf diesem Wege kontinuierlich, gemeinsam oder in wechselnden Mischungen verarbeiten zu können.
Aus den Erfahrungen ist bekannt, dass unter geeigneten Ofenbetriebsbedingungen Co, Ni, Cu sowie Anteile an Fe und Mn in die Metallschmelze überführt werden. Die C-Träger werden verbrannt, F wird in den Staub- und Abgasstrom ausgetrieben. Li und Al lassen sich quantitativ in eine Ca- und Si-haltige Schlacke überführen. Bei geeigneter Prozessführung sollte jedoch eine Aufkonzentration von Li, ggfs. aber auch künftiger weiterer schlackenaffiner Wertmetalle ermöglicht werden. Durch entsprechende Aufbereitung sollen die in künstlichen Mineralphasen aufkonzentrierten Wertträger abgetrennt und eine für baustoffliche Anwendungen geeignete verbleibende Restschlacke erzeugt werden. Es ist vorgesehen, aus den Vorkonzentraten mittels hydrometallurgischer Methoden den Wertstoff, hier zunächst Li, abzutrennen und soweit aufzureinigen, dass daraus wieder ein geeigneter Batterierohstoff erzeugt werden kann.
Das iPAT wird sich im Rahmen dieses Projektes mit dem gezielten Aufschluss der Schlacken beschäftigen. Grundsätzlich sind hierbei zunächst Fragen bezüglich des Zusammenhänge hinsichtlich des synthetisierten Schlackenaufbaus, der damit einhergehenden Brucheigenschaften der Schlackenpartikel, dem verwendetem Beanspruchungsmechanismus der Zerkleinerungsmaschine und dem resultierenden Zerkleinerungsprodukt zu klären. Ziel dieser Untersuchungen ist es, bestimmte wertstoffhaltige Phasen der Schlacken (z.B. LiAlO2-Kristalle) in definierten Fraktionen des Zerkleinerungsproduktes anzureichern. Durch den zusätzlichen Einsatz von Trennstufen soll evaluiert werden, ob sich die Wertstoffe ggf. so anreichern lassen, dass sie als vorkonzentriertes Zwischenprodukt einer weiteren hydrometallurgischen Behandlung zugeführt werden können. Abgerundet werden die Arbeiten durch die Modellierung des kombinierten Zerkleinerungs- und Trennprozesses und der Aufstellung von Material-Prozess-Eigenschaft-Beziehungen zur Ableitung von Prozessanpassungen bei wechselndem Schlackenaufbau.
