Grüne Batterietechnologien:
Fraunhofer IKTS eröffnet neuen Standort in Freiberg
Für das Gelingen der Energiewende sind leistungsfähige Batteriespeicher ein wesentlicher Baustein. Doch wie können diese künftig umweltfreundlich und nachhaltig produziert werden? Wie unterstützen digitale Prozesse dabei? Und wie lassen sich alte Batterien effizient recyceln und einer Kreislaufwirtschaft zuführen? Diese Fragestellungen bündelt das Fraunhofer IKTS am neuen Institutsstandort in Freiberg, der mit Unterstützung des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft, Kultur und Tourismus aufgebaut werden konnte.
Das Fraunhofer IKTS erforscht an seinem neuen Standort in Freiberg neffiziente Recyclingprozesse zur Kreislaufführung kritischer nBatterierohstoffe. Zukünftig sollen Batteriepulver mit hoher Reinheit nzurückgewonnen und für die Herstellung neuer Batterien nutzbar gemacht nwerden.
Bild: Fraunhofer IKTS
Effiziente Recyclingprozesse zur
Kreislaufführung kritischer Rohstoffe
Rohstoffverknappung, Umweltverschmutzung und menschenunwürdige nArbeitsverhältnisse bei der Rohstoffgewinnung lassen zukünftig die nNachfrage nach recycelten Batterierohstoffen steigen. An seinem neuen nStandort in Freiberg erprobt das Fraunhofer IKTS daher effiziente nRecyclingprozesse, mit denen sich Ausbeute und Reinheit der nzurückgewonnenen Batteriematerialien wie Lithium, Nickel oder Cobalt nweiter erhöhen lassen. Dem Ziel einer wirtschaftlichen Kreislaufführung nvon Batteriekomponenten rücken die Forschenden damit näher. Der Fokus nliegt zum einen auf der hydrometallurgischen und elektrochemischen nAufbereitung der metallischen Batteriematerialien. Zum anderen zielen ndie Forschenden darauf ab, mit innovativen Trennverfahren auch aus nAufschlussmedien und Prozesswässern des Recyclingprozesses strategische nRohstoffe zurückzugewinnen. Damit einher gehen Untersuchungen, unter nwelchen Bedingungen diese sogenannten Sekundärrohstoff
e für eine nResynthese - sprich die Herstellung neuer Ausgangsmaterialien für die nBatteriefertigung - nutzbar sind und welchen Einfluss sie auf die nLeistung der Batteriezellen haben.
Digitalisierte Batteriefertigung
zur Ressourcenschonung -
vom Rohstoff bis zum Recycling
Für eine ressourcenschonende Batteriezellfertigung müssen nProduktionsfehler vermieden, Ausschussraten deutlich reduziert und nRecyclingverfahren optimiert werden. Am neuen IKTS-Standort stehen auf nmehr als 400 qm Technikumsfläche zahlreiche Pilotanlagen zur Verfügung, nan denen inlinefähige Prüfverfahren erprobt werden. Hierfür adaptieren ndie Forschenden zerstörungsfreie Prüfverfahren des Fraunhofer IKTS und nintegrieren sie in die einzelnen Produktionsschritte.
Mit innovativen Trennverfahren können sogar aus Aufschlussmedien
und nProzesswässern des Recyclingprozesses strategische Rohstoffe nzurückgewonnen und einer Kreislaufwirtschaft zugeführt werden.
Bild: Fraunhofer IKTS
So lassen sich nbeispielsweise die Eigenschaften der Rohstoffe bei der nBatteriemasseherstellung überprüfen oder die Tiefenentladung der nBatterien während des Recyclings überwachen. Für die dabei gewonnenen nDatenmengen werden intelligente Datenbanklösungen aufgebaut. Somit ist nes möglich, Fehlermuster zuverlässig zu erkennen und Rohstoff- und nProduktionsströme zu optimieren.
Feststoffbatterien ohne kritische
Rohstoffe und mit erhöhter Lebensdauer
Batterien der nächsten Generation zielen neben der Steigerung der nEnergiedichte auch auf den Ersatz von kritischen Rohstoffen wie Cobalt nund eine Erhöhung der Lebensdauer ab. Das Fraunhofer IKTS verstärkt in nFreiberg seine Forschung für neuartige Batteriekonzepte. Einen nSchwerpunkt bilden Festkörperbatterien, bei denen der flüssige nElektrolyt durch umweltfreundlichere und zuverlässige Festelektrolyte nauf Polymer- oder Keramikbasis ersetzt wird. Für die Fertigung von nFestelektrolytzellen und -komponenten steht den Forschenden ein nTrockenraum mit exzellenter Güte zur Verfügung.
Aktivitäten in Freiberg als wichtiger Baustein
beim Ausbau der Batterieforschung in Sachsen
Mit »SaxBatt« ist Anfang Januar 2021 eines der Initialprojekte des nneuen Standorts in Freiberg gestartet, das vom Sächsischen nStaatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus mit nEFRE-Mitteln in Höhe von fünf Millionen Euro für Investitionen und nAusstattung gefördert wird. »Sachsen ist bereits sehr stark in der nEnergieforschung und möchte diese Aktivitäten auch zukünftig stärker nausbauen. Die Aktivität des IKTS in Freiberg ist hierfür ein wichtiger nBaustein und zugleich ein hervorragendes Beispiel für das Zusammenwirkenn der Wissenschaft im Bereich der Ressourcentechnologien«, bekräftigt nStaatsminister Sebastian Gemkow.
Darüber hinaus ist es dem Fraunhofer IKTS bereits gelungen, mehr als nsieben Millionen Euro Projektmittel im Rahmen der BMBF-geförderten nKompetenzcluster »greenBatt«, »ProZell«, »AQuaA« und »InZePro« neinzuwerben. Aktuell arbeiten sechs Forschende am neuen IKTS-Standort. nSchon in den nächsten Monaten soll die Mitarbeiterzahl schrittweise nanwachsen. »Wir freuen uns, dass wir unseren Beitrag zur Neugestaltung nder Energiewirtschaft in den kommenden Jahren leisten können. Dies nbetrifft nicht nur eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien, nsondern auch die nachhaltige Gestaltung der dafür eingesetzten nTechnologien im Rahmen einer zukünftigen Kreislaufwirtschaft«, erläutertn Prof. Alexander Michaelis, Institutsleiter des Fraunhofer IKTS.
Am Standort Freiberg findet das Fraunhofer IKTS neben einer nhervorragenden Infrastruktur auch exzellente Forschungseinrichtungen fürn Kooperationen vor. So ist das Fraunhofer IISB Standortpartner im nFraunhofer-Technologiezentrum Hochleistungsmaterialien THM. Darüber nhinaus arbeitet das IKTS mit der Ressourcenuniversität TU Bergakademie nFreiberg und dem Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie n(HIF) im Rahmen des Kompetenzclusters »greenBatt« zusammen. Das nFraunhofer IKTS ist damit gut aufgestellt, um das zukunftsträchtige nThema der Kreislaufwirtschaft anzugehen und auf andere Verwertungsroutenn außerhalb der Batteriefertigung zu übertragen.
Quelle: Fraunhofer IKTS
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