Die EU-Batterieverordnung strebt an bis 2027 50% des Lithiums durch Recycling zurückzugewinnen. Die komplexen Prozesse zum Recycling von Batteriematerialien erfordern eine interdisziplinäre Zusammenarbeit, um die optimale Prozesslösung zu finden und Anlagen danach zu bauen.
Die präzise Zerkleinerung von Batterien ist entscheidend für die Batterieforschung, Qualitätskontrollen und das Recycling. Durch die Zerkleinerung können Verunreinigungen erkannt und die Materialzusammensetzung analysiert werden, was zur Verbesserung der Produktionsprozesse beiträgt. Besonders Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektrofahrzeugen und Elektronik weit verbreitet sind, profitieren von diesen Verfahren. Fehler in der chemischen Zusammensetzung können die Sicherheit und Leistung beeinträchtigen, weshalb kontinuierliche Überwachung erforderlich ist. Zudem spielt die Zerkleinerung eine wichtige Rolle im Recyclingprozess, indem wertvolle Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel zurückgewonnen werden, was zur Ressourcenschonung beiträgt.
Das Absacken von Carbon Black zählt zu den anspruchsvollsten Verpackungsprozessen. Traditionelle Methoden stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, das ultraleichte Pulver mit niedrigem Schüttgewicht und hohem Lufthaltevermögen zu verpacken. Insbesondere die Kontrolle der Staubemissionen stellt eine besondere Herausforderung dar. Bei Birla Carbon wird der leitfähige Zusatzstoff auf Carbon-Black-Basis für Lithium-Ionen-Batterien durch die präzise Abstimmung von Produkt, Anlage und Verpackung verpackt.
Vom 27. bis 29. November 2024 findet die Veranstaltung „IBPC – International Battery Production Conference“, organisiert durch die Battery LabFactory der TU Braunschweig, im Steigenberger Parkhotel in Braunschweig statt. Ziel der Konferenz ist die Schaffung einer technisch-wissenschaftlichen Plattform auf hohem Niveau, auf der sich ca. 300 Fachleute aus der Industrie, Wissenschaftler/innen und akademische Mitarbeiter/innen über neue Erkenntnisse zur Batterieproduktion austauschen können
Gemeinsam mit Rondo Energy setzt Covestro erstmals eine innovative Wärme-Batterie ein: Die Rondo Heat Battery speichert intermittierend erneuerbare Energie und liefert durchgehend Hochtemperatur-Dampf – und bietet somit eine nachhaltige Alternative zur Dampferzeugung mit fossilen Energieträgern.
Die Lithium-Ionen-Batterieproduktion birgt einige Sicherheitsrisiken, denn während der Produktionsprozesse können Stäube, brennbare und toxische Gase sowie Dämpfe freigesetzt werden. Diese können die Anlagen und die dort arbeitenden Menschen gefährden. In Batteriefabriken beginnt die Sicherheitsbetrachtung mit einer detaillierten und individuellen Risiko- und Gefährdungsbeurteilung und daraus abgeleiteten Arbeitsschutzmaßnahmen.
Um den Bedarf an Batterien bedienen zu können, werden aktuell immer mehr Batteriewerke in Europa gebaut. Im neuen Werk eines nordeuropäischen Batterieherstellers sind mobile Systeme von SEW-Eurodrive im Einsatz. Die Besonderheit dieser fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) ist ihr Edelstahl-Aufbau. Diese spezielle Entwicklung ermöglicht den Einsatz in Reinraumapplikationen der Klasse ISO 6, z. B. beim kontrollierten Ein- und Ausschleuseprozessen.
Dieser Anstieg der Batterieproduktion wird durch Innovationen in der Kathoden-Zellchemie begleitet, da die Kathode ein zentraler Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist. Forschungsarbeiten am Zellmaterial erfordern den Umgang mit Schwermetallen wie Kobalt, der aufgrund seiner Giftigkeit eine umfassende Sicherheitsvorkehrung für die Beschäftigten erfordert. Containment ist im Umgang mit den Batteriematerial ein wichtiger Sicherheitsfaktor.
Bei der Herstellung von Batteriezellen kommt es auf Sicherheit, Hygiene und Präzision an. Die verwendeten Materialien sind zum Teil hochgiftig und leicht entflammbar, weshalb Staubemissionen auf ein Minimum reduziert werden müssen. Gleichzeitig muss die Einhaltung der Rezeptur bei der Herstellung der Batteriemasse gewährleistet sein und das Produkt darf nicht kontaminiert werden. Diese unterschiedlichen Anforderungen in Einklang zu bringen, ist insbesondere bei der Dosierung der Rohstoffe eine Herausforderung.
Batterien mit LFP-Kathoden werden bislang fast nur in China produziert. Um diese Abhängigkeit zu verringern, setzt Lanxess auf zwei alternative Herstellprozesse für LFP-Kathodenmaterial und bietet dafür neue Rohstoffe an. Dazu zählen etwa zwei neue Eisenoxide sowie Eisenphosphat. Ziel ist es, gemeinsam mit Partnern eine Wertschöpfungskette für LFP-Batterien zu schaffen, die westliche Märkte sicher versorgt. Im Fokus stehen dabei unbedenkliche Rohstoffe, Klimafreundlichkeit und ein effizientes Recycling im Sinne von Stoffkreisläufen.
Die Rohstoffe in Batterien machen ein großen Teil der Kosten und der Leistungsfähigkeit einer Batterie aus. Die Qualitätskotrolle der Ausgangsprodukte wie auch der verarbeiteten Materialien im Prozess sowie auch von recycelten Batteriewerkstoffen trägt daher erheblich zur Kosteneffizienz der Batterieproduktion bei. Kerstin Dreblow und Sabrina Hakelberg geben im Interview mit CITplus einen Überblick über die Möglichkeiten von Deutsche Metrohm Prozessanalytik, um die Batterieindustrie für mehr Effizienz und Performance zu unterstützen.
Aktuelle Herausforderungen wie eine nachhaltige Produktion von qualitativ hochwertigen Batterien bei gleichzeitig kosteneffizienter Herstellung beeinflussen die Entscheidungen von Batterieherstellern deutlich. Neue Entwicklungen und Verfahren, die die Produktion von Batteriemassen optimieren können, werden zu bestimmenden Komponenten. Systemlieferanten bieten Herstellern umfassende Lösungen und Gesamtsysteme mit reduzierten Schnittstellen, um die Herstellung deutlich zu optimieren.
Das in Itzehoe, Tübingen und Detroit ansässige Unternehmen CustomCells setzt auf eine konsequente Innovationskultur, um im globalen Wettbewerb der Batteriezellhersteller zu bestehen. Aber wie gestaltet sich diese Kultur und welche Perspektiven sind dabei am wichtigsten? Jan Diekmann, Vice President im Bereich Innovation bei CustomCells, erläutert die Strategie des Zellherstellers im Interview.
Für den Erfolg der Elektromobilität ist eine nachhaltige Versorgung mit Batterierohstoffen entscheidend. Nickel-Mangan-Kobalt (NMC)-Akkus sind derzeit führend, könnten jedoch bis 2030 von den weniger rohstoffintensiven Lithium-Eisenphosphat (LFP)-Batterien abgelöst werden. Die EU stuft wichtige Batterierohstoffe als kritisch ein und fördert das Recycling von Lithiumbatterien, um Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit zu verbessern. Fortschrittliche Recyclingmethoden und gesetzliche Regelungen sind essenziell für den Übergang zur Elektromobilität.
Die Rohstoffe in Batterien machen ein großen Teil der Kosten und der Leistungsfähigkeit einer Batterie aus. Die Qualitätskontrolle der Ausgangsprodukte wie auch der verarbeiteten Materialien im Prozess sowie auch von recycelten Batteriewerkstoffen trägt daher erheblich zur Kosteneffizienz der Batterieproduktion bei. Dr. Kerstin Dreblow und Sabrina Hakelberg geben im Interview mit CITplus einen Überblick über die Möglichkeiten der Metrohm Prozessanalytik, um die Batterieindustrie für mehr Effizienz und Performance zu unterstützen.
Ob Klimaresilienz, Chancen der Digitalisierung, optimierte Abwasserreinigung oder globale Wassergerechtigkeit – die Umwelttechnologiemesse IFAT Munich 2024 vom 13. bis 17. Mai 2024 ist erneut ein Spiegel aktueller Themenfelder der Wasser- und Abwasserwirtschaft.
Über 200 Batteriefabriken sollen in den kommenden zehn Jahren weltweit gebaut werden, ein Großteil davon in Europa. Und für jede dieser Fabriken wird Produktionstechnik im Milliardenwert benötigt. Für deutsche und europäische Maschinen- und Anlagenbauer bietet sich eine historische Wachstumschance. Eine neue Studie von Porsche Consulting in Zusammenarbeit mit dem VDMA zeigt, wie sie genutzt werden kann.
Der Ausbau erneuerbarer Energien erfordert zukünftig große Kapazitäten von Energiespeichern. Alternativen zur Lithium-Ionen-Technologie sind Flüssigbatterie bzw. Flow-Batterie. Im Projekt BiFlow hat das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT und der 1st Flow Energy Solutions ein neuartiges Hybridspeichersystem entwickelt, welches die spezifischen Vorteile der Lithium-Ionen-Batterie und der Flow-Batterie kombinier und dabei die Abwärme nutzt.
Neue Dual-Ionen-Batterien (DIB) eignen sich als wiederaufladbare stationäre Energiespeicher, die für die Zwischenspeicherung regenerativ erzeugter Energie dringend benötigt werden. Die im BMBF-Projekt TransDIB entwickelten DIB werden vollständig aus in Deutschland verfügbaren Ressourcen hergestellt, was Deutschland autarker von kritischen Rohstoffquellen macht. Die DIB sind gut recycelbar, kostengünstig und das wässrige Elektrolytsystem macht sie umweltfreundlich und sicher.
Grüner Wasserstoff soll als Energiespeicher in zukünftigen erneuerbaren Energiesystemen eingesetzt werden. Erfolgsbestimmende Faktoren sind hierfür der Wirkungsgrad und die Kosten. Eine elektrochemische Zelle, die elektrische Energie in Form von abgeschiedenem Zink speichert und bei Bedarf Energie in Form von Wasserstoff und Strom freisetzt kann eine Lösung bei vergleichsweise geringe Systemkosten und einer hohe Speichereffizienz sein.
Das 1922 in Graz (Österreich) gegründete Unternehmen Anton Paar ist Weltmarktführer in der Messung von Dichte & Konzentration, der Bestimmung von gelöstem Kohlendioxid sowie in den Bereichen Rheometrie und Viskosimetrie.
In deutschen Forschungszentren entsteht wichtiges Know-how und werden unverzichtbare Fachkräfte für zukunftsfähige und im Wettbewerb überlegene Batteriefabriken ausgebildet. Ein Leuchtturm der Forschung zur Batterieproduktion und zum Batterierecycling ist die Battery Labfactory Braunschweig (BLB).
Wie bereits in den Vorjahren bringt die 16. Batterietagung der Kooperationspartner Haus der Technik, Essen, ISEA Institut, RWTH Aachen und MEET Batterieforschungszentrum Münster auch im Jahr 2024 Ingenieure und Wissenschaftler aus dem gesamten Feld der Batterietechnologie im Messe und Congress Centrum Halle Münsterland in Münster zusammen.
Ein deutsches Forschungskonsortium unter der Leitung des Fraunhofer IZM entwickelt eine neuartige und kostengünstige Zink-Batterie, die nicht nur als Langzeitspeicher von Energie, sondern auch zur Wasserstoffproduktion genutzt werden kann. Erste Tests weisen einen Wirkungsgrad von 50 % zur Stromspeicherung und 80 % zur Wasserstofferzeugung bei einer prognostizierten Lebensdauer von zehn Jahren aus.
Die Batterieproduktion wird eine enorme Nachfrage an Kühl- und Heißwasseranwendungen mit sich bringen wird. Cyrus Ardjomandi, Business Development Manager mit Schwerpunkt Batterie Applikationen bei GF Piping Systems, legt im Interview dar, welche Energie und CO2-Einsparpotenziale sich aus dem Einsatz von Kunststoffen in Medienleitungen sowie innovativen Verbindungs- und Automatisierungstechnologien in der Batterieproduktion ergeben.
BHS-Sonthofen liefert an die BASF eine Anlage für die mechanische Aufarbeitung von Lithium-Ionen-Batterien zu Schwarzer Masse.
Die Energie- und Verkehrswende ist in vollem Gang. Förderprogramme und neue Regeln in Europa, USA und vor allem China befeuern einen Boom, der bereits deutlich Kontur angenommen hat. Die Herausforderungen sind groß, doch die Chancen ebenfalls – auch für die auf der Powtech vertretenen Anbieter.
Die Batterieleistung hängt signifikant von den Eigenschaften der kleinen Partikel im Submikro- und Mikrometerbereich und ihrer Mikrostruktur ab. In der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien haben sich Verfahren wie Trockenmischen und Dispergieren, Beschichten und Trocknen und Kalandrieren etabliert. Jeder verfahrenstechnische Schritt trägt zur Leistungsfähigkeit der Batterie bei. Neue Verfahren wie das lösungsmittelfreie Trockenbeschichten können die Produktionskosten senken oder die Nutzung neuer zukunftsträchtiger Materialien ermöglichen.
Den CO2 Ausstoß minimieren und die Kosten senken. Das sind wesentliche Ziele, die Hersteller von Energiespeichern aktuell verfolgen. Die wichtigsten Stellhebel liegen in der Elektrodenfertigung. Sie unterliegt daher starken technologischen Veränderungen. Im Vormarsch sind Trockenelektroden, die maximale Wirtschaftlichkeit versprechen.
Die Batterieproduktion hat in Europa Fahrt aufgenommen, doch zum Durchbruch braucht es intelligente und nachhaltige Fertigungsprozesse. Dafür ist es notwendig, die komplexen Produktionslinien zu verstehen, Kosten zu reduzieren und Prozessstabilität zu sichern. Stephan Eirich, Mitglied des Vorstands der VDMA-Fachabteilung Batterieproduktion und Geschäftsführender Gesellschafter Maschinenfabrik Gustav Eirich Hardheim, gibt im Interview einen Einblick in die Prozessschritte, beschreibt die aktuellen Herausforderungen für den deutschen Anlagenbau und für die Entwicklung und gibt einen Ausblick auf die erfolgsversprechenden Batterietechnologien der nächsten Jahre.
Die Upcell European Battery Manufacturing Alliance wächst stark und gewinnt innerhalb von nur sechs Monaten 37 neue Mitglieder aus Forschung, Wissenschaft und Industrie. Ziel der Non-Profit-Organisation mit ihren nun 75 Mitgliedern ist die Stärkung von Zusammenarbeit und Innovation in der europäischen Batteriewertschöpfungskette zur Sicherstellung der wirtschaftlichen Autonomie Europas.
Im Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien werden gefährliche Flüssigkeiten in großen Mengen benötigt. An die Bevorratung und Verteilung werden daher besondere Anforderungen gestellt. Das betrifft zum einen die vorschriftengerechten Rahmenbedingungen, wie auch die verfahrenstechnische Handhabung. Eine wesentliche Rolle spielt die Sicherheitstechnik.
Obwohl Lithium bereits für Millionen von Antriebsbatterien in Elektromobilen unverzichtbar ist, enden die Batterien und Ihre Rohstoffe wie das wertvolle Lithium nach Gebrauch noch zu 95 % im Müll, weil die konventionellen Recyclingverfahren zu teuer sind. Forscher bei Evonik setzen auf einen Elektrolyse-Prozess mit einer Keramikmembran, bei dem auch Wasserstoff entsteht.
Die Ystral-Technologie verkürzt die Prozesszeit zur Herstellung von Lithium-Ionen-Elektroden-Slurries. Sie saugt Pulverstoffe staubfrei unter Vakuum in einen Flüssigkeitsstrom ein und ermöglicht dadurch eine Dispergierung der Pulverpartikel innerhalb von Millisekunden. Im Produktionsmaßstab erzielt die neue Lösung eine mehr als 10-fach höhere Produktivität im Vergleich zu gängigen Planetenmischern.
Lithium-Ionen-Batterien stellen eine große Herausforderung für die Abfallwirtschaft dar. Gleichzeitig können Batterieabfälle auch eine interessante Geschäftsmöglichkeit bieten.
