Entwicklung eines Klassifikationssystems von Lithium-Ionen-Batterien anhand ihres Kathodenaktivmaterials

von Moritz Goldkuhle

234 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) kommen verschiedene Aktivmaterialien zum Einsatz. Insbesondere auf der Kathodenseite besteht eine große Materialvielfalt, wobei je nach Anforderung unterschiedliche Zusammensetzungen verwendet werden. In der Praxis haben sich fünf Kathodenaktivmaterialien (KAM) etabliert. Während einige Länder über große Vorkommen der hierfür benötigten Rohstoffe wie Lithium, Nickel und Kobalt verfügen, ist die Europäische Union (EU) in hohem Maße importabhängig. Zur Reduktion dieser Abhängigkeit wurden mit der im Jahr 2023 verabschiedeten EU-Batterieverordnung erstmals stoffliche Verwertungsquoten u. a. für Lithium, Nickel und Kobalt festgelegt. Diese sind nur durch metallurgische Verfahren erreichbar, deren Effizienz aufgrund der zunehmenden Materialheterogenität der zurückgeführten LIB jedoch begrenzt ist. Die Dissertation untersucht, inwieweit eine spezifische Sortierung von LIB nach KAM vor der mechanischen Aufbereitung die Effizienz metallurgischer Recyclingprozesse steigern kann. Ausgangspunkt ist die Diskrepanz zwischen gemischten KAM-Strömen in der Praxis und auf homogene Inputströme ausgelegten Verfahren, die zu geringeren Rückgewinnungsraten und Reinheiten führen. Zur sensorbasierten Charakterisierung und Klassifikation werden optische Texterkennung, Röntgenfluoreszenzanalyse und Röntgentransmission systematisch eingesetzt. Auf Basis der experimentellen Daten wird ein mehrstufiges Multi-Sensor-Klassifikationssystem entwickelt, das Sortiergenauigkeiten von bis zu 95 % erreicht. Die techno-ökonomische Bewertung mit einem hydrometallurgischen Referenzprozess zeigt, dass eine KAM-spezifische Vorsortierung Ausbeute, Reinheit und Erlöse der zurückgewonnenen Fraktionen deutlich erhöht.

• Reihe: Schriftenreihe des IME
• Themen: Technologie, Ingenieurswissenschaft, Landwirtschaft, Industrieprozesse Umweltwissenschaften, Umwelttechnik
• ISBN: 9783819107283
• Sprache: Deutsch
• Erscheinungsdatum: 12.06.2026
• Größe: 21 x 14.8 cm
• Verlag: Shaker