„Forschung und Entwicklung an Batterietechnologien für technologisch souveräne, wettbewerbsfähige und nachhaltige Batteriewertschöpfungsketten“
im Rahmen des Dachkonzepts Batterieforschung
Verbundprojekt: (Direkt-)Recycling von Trockenprozessierten LIB-Elektroden – ReTroLIB
Koordinator: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG
Ansprechpartner iPAT: Svenja Schreiber
svenja.schreiber@tu-braunschweig.de
Projektlaufzeit: 01.06.2026 – 31.05.2029
Beschreibung des Gesamtvorhabens
Motivation
Im Rahmen des Projekts wird eine Recyclingstrategie für Produktionsausschüsse einer lösungsmittel-freien Elektrodenherstellung entwickelt und skaliert. Der im Trockenbeschichtungsprozess mittels Mehrwalzenkalander anfallenden Materialausschuss in den verschiedenen Verarbeitungsstufen soll gezielt abgeführt, aufbereitet und rückgeführt werden, um begrenzte Ressourcen (Batterierohstoffe und Energie) zu schonen und Materialien (z.B. Metallfolien), die einer externen Verwertung zuzuführen sind auf ein Minimum zu reduzieren. Hiermit soll die industriell noch nicht etablierte Trockenbeschichtung von Beginn an mit nachhaltiger Recyclingstrategie realisiert werden.
Ziele und Vorgehen
Auf Basis der Untersuchung des Einflusses verschiedener PTFE-basierter Binder auf unterschiedliche Aktivmaterialien (DAIKIN AP1) sowie der ermittelten Eigenschaften des in verschiedenen Verarbeitungsstufen anfallenden Ausschusses (AP2) werden im Labor (AP3) und an einem prototypischen Demonstrator (AP5) Verfahren, Anlagenbaugruppen und Messgeräte zur Aufbereitung, Qualitätssicherung und zum Recycling von Pulvergemischen mit unzureichenden Verarbeitungseigenschaften im Filmbildungsprozess sowie von anfallenden Randschnitten (AP2) entwickelt. Für fehlerhafte Elektroden (AP4) werden Recyclingstrategien zur Trennung von Elektrodenmaterial und Ableitfolie sowie Methoden zu ihrer Rückführung in den Produktionsprozess entwickelt wie Förder-, Dosier- und Absaugsysteme, Mischer zur Aufbereitung inklusive KI basiertem QM-Systems zur Überwachung der für einen Filmbildungsprozess relevanten Mischguteigenschaften (AP3 und AP5). Diese Verfahren werden im Labormaßstab (AP3) und anhand eines prototypischen Demonstrators (AP5) getestet. Abschließend wird die Wiedereinsatzfähigkeit des aufbereiteten Materials über entsprechende Zellherstellung und -testung in Abhängigkeit vom Sekundärmaterialart- und -anteil und der Anzahl der Aufbereitungs- und Verarbeitungszyklen bewertet (AP6) und ökonomische und ökologische Verbesserungen quantifiziert (AP7).
Innovationen und Perspektiven
Insgesamt wird der Erfolg dieses Forschungsprojekts dazu beitragen, die Vorteile der trockenen Herstellung von Lithium-Ionen-Batterie-Elektroden (LIB) zu stärken. Das Ziel besteht darin, den Anteil des in der Fabrik zu qualitätsgerechten Elektroden verarbeiteten Materials auf über 95 % zu erhöhen und somit die Attraktivität dieser Technologie nochmals signifikant zu steigern. Mit ReTroLIB soll der Ausschuss in der Batteriezellproduktion auf unter 10 %; gesenkt, eine neue Inline-Qualitätskontrolle von Produktionsmerkmalen der Elektrodenmischungen ermöglicht und innovative Maschinen und Anlagentechniken „Made in Germany“ realisiert werden.
Aufgaben der Technischen Universität Braunschweig (Battery LabFactory)
Projektpartner:
Bayerische Motorenwerke AG
DAIKIN Chemical Europe GmbH
Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG
Hecht Technologie GmbH
Matthews International GmbH