High-Tech-Unternehmen gelingt Durchbruch im Batterierecycling

MODERNE UMWELTTECHNIK & RECYCLINGINDUSTRIE

Durch das Schockwellenverfahren der ImpulsTec GmbH werden fast alle Bestandteile aus den Lithium-Ionen-Batterien zurückgewonnen. Die recycelten Rohstoffe und Funktionsmaterialien können in die Produktion zurückgeführt werden um daraus wiederum neue Batterien herzustellen. Eine kontinuierlich arbeitende Schockwellenanlage macht dies möglich. Die erste Anlage wurde bereits verkauft, der Bau weiterer Anlagen ist in vollem Gange.  
Wie werden Batterien aus Elektroautos recycelt? Wie sieht es aus mit der Entsorgung der Akkus und zum Teil gefährlichen Inhaltsstoffen? Diese und andere Fragen stellt jeder Zweite, denn batteriebetriebene Elektroautos stehen in der Kritik. Nicht nur wegen ihrer für viele Menschen mangelhaften Reichweite, sondern vor allem wegen ihrer vermeintlich zweifelhaften Umweltbilanz. Die verbauten Akkus versammeln in ihrem Inneren eine Vielzahl wichtiger und seltener Rohstoffe, die am Ende des Lebenszyklus meist nicht direkt weiter genutzt werden. Schuld daran ist die Materialvielfalt und der komplexe Aufbau der Batterien, welche mittels konventioneller Recyclingverfahren nicht materialselektiv aufgeschlossen und damit nicht in hochwertiger Qualität für die Rückführung in die Produktion zurückgewonnen werden können. Somit bleibt meist nur der Weg der pyro- / hydrometallurgischen Endverwertung der Materialgemische zur Rückgewinnung der wertvollen Elemente.

Entwickelt sich die E-Mobilität wie von den meisten Herstellern geplant, muss das Thema Batterie-Recycling im industriellen Maßstab gelöst werden. Das Radebeuler Unternehmen ImpulsTec ist hier auf dem Vormarsch: Dem High-Tech-Unternehmen ist es gelungen mit einer kontinuierlich arbeitenden Schockwellenanlage ausgediente Akkus aus Elektroautos zu recyceln und die wertvollen Rohstoffe wieder nutzbar zu machen.

Schockwellentechnologie für umweltgerechtes und sozialverträgliches Elektroschrott-Recycling
Durch die innovative Schockwellenzerkleinerung können Wertstoffe aus Industriematerialien für effizientere Verwertungsprozesse maschinell freigelegt und angereichert werden.

Die zu behandelnden, vorentladenen Batteriezellen werden mittels konventioneller Fördertechnik in einen mit einem wässrigen Medium gefüllten Zerkleinerungsbehälter eingebracht. In diesem erfolgt die eigentliche Behandlung des Materials. Mittels mindestens vier parallel arbeitender Hochspannungselektroden werden in dem Zerkleinerungsbehälter zyklisch Schockwellen erzeugt. Diese intensiven Druckwellen treffen auf die Batteriezellen und führen dadurch zum Öffnen der Zellgehäuse. Vorteile des Verfahrens ist die Behandlung in einem flüssigen Zerkleinerungsmedium, da dadurch der bei der Weiterbehandlung austretende Elektrolyt passiviert wird, keine Brandgefahr auftritt und auch keine gefährliche, kobalthaltige Staubfraktion entstehend kann. Durch die Weiterbehandlung mit Schockwellen können die geöffneten Batteriezellen in Kathoden- und Anodenmaterial zerlegt und selektiv entschichtet werden. Dies ermöglicht gleichzeitig eine besonders einfache Trennung der wertvollen Kathodenbeschichtung (meist kobalthaltiges Metallmischoxid) von der Anodenbeschichtung (meist Graphit) durch die intelligente Schockwellenbehandlung und damit wirtschaftliche Vorteile bei der Verwertung der Konzentrate. Der Austrag der zerlegten Batteriematerialien aus dem Zerkleinerungsbehälter und deren Separierung erfolgt mittels konventioneller Förder- und Sortiertechnik.
Aktuell wird das Schockwellenverfahren vor allem für kobalthaltige Li-Ionen Batterien eingesetzt und ist besonders wirtschaftlich, aber auch die Verarbeitung anderer Batteriematerialien ist prinzipiell möglich.

Kontinuierlich arbeitende Schockwellenanlage für den industriellen Einsatz.

Kontinuierlich arbeitende Schockwellenanlage für den industriellen Einsatz

High-Tech-Unternehmen setzt sich in der Recyclingindustrie durch
Mit der Schockwellenzerkleinerungstechnologie wird nicht nur das Recycling von Elektroschrott umweltfreundlicher, auch die Rückgewinnung von Rohstoffen wird verbessert und in den Stoffkreislauf zurückgeführt. Eine Technologie, die ein breites Anwendungspotenzial aufweist, wie die ImpulsTec GmbH Beweis führt.
Lithium-Ionen-Batteriezellen – (galvanisierte) Kunststoffe – Seltene Erden – alles schwer zu recycelnde Elemente. Das High-Tech-Unternehmen ImpulsTec GmbH, mit Sitz in Radebeul, Nähe Dresden, liefert die Lösung. Mit ihrer Hochspannungsimpulstechnologie erreicht die ImpulsTec das Ziel der Weltwirtschaft: Die Anwendung einer Recyclingtechnologie, die Verbundwerkstoffe in ihre Einzelbestandteile zerlegt, um die Rohstoffe zu separieren und möglichst in den Stoffkreislauf zurückzuführen. Lithium-Ionen-Batterien beispielsweise werden so wirklich nachhaltig: Dem Radebeuler Unternehmen gelingt es mit einer kontinuierlich arbeitenden Schockwellenanlage ausgediente Akkus aus Elektroautos zu recyceln und die wertvollen Rohstoffe wieder nutzbar zu machen. Mit dem Schockwellen- oder auch elektrohydraulischen Zerkleinerungsverfahren der ImpulsTec GmbH werden die Batteriematerialien kostengünstig und energieeffizient zurückgewonnen und aufbereitet. Das sichert die (langfristige) Verfügbarkeit von Hightech-Ressourcen in Deutschland und verbessert die Umweltbilanz sowie unsere Zukunft.

Das Verfahren
Das innovative Zerkleinerungsverfahren der ImpulsTec GmbH bedient sich mechanischer Schockwellen, welche in einem flüssigen Medium generiert werden, um eine Zerkleinerung des Materials zu bewirken. Die Schockwellen werden mit Hilfe des elektrohydraulischen Effekts erzeugt, indem in einer Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden ein kurzzeitiger Lichtbogen gezündet wird. Dazu werden Kondensatoren auf die benötigte Arbeitsspannung von bis zu 50 kV aufgeladen und im Anschluss mittels einer Funkenstrecke auf das Elektrodensystem des Zerkleinerungsreaktors geschalten. Die sich daraufhin ausbildende sogenannte „Stoßentladung“ erzeugt einen rapide expandierenden Plasmakanal, der in der Flüssigkeit sich radial ausbreitende Schockwellen hervorruft. In der Nähe des Entstehungsortes treten dabei Drücke von einigen tausend Atmosphären auf. Diese Schockwellen treffen bei der Ausbreitung im Reaktor auf das in der Flüssigkeit eingelegte Mahlgut und führen zu dessen Zerkleinerung. Das elektrohydraulische Zerkleinerungsverfahren koppelt über die im Zerkleinerungsmedium propagierende Stoßwelle an das Mahlgut an. Dadurch ergibt sich kein Kontakt mit einem festen Mahlkörper, so dass ein „berührungsfreies“ Trennverfahren vorliegt.

Das industrietaugliche Schockwellenverfahren der ImpulsTec GmbH weist durch seine hohe Materialselektivität ein verstärktes Bruchverhalten an Grenzflächen unterschiedlicher Materialien auf und ist damit prädestiniert für die Anwendung auf komplexe Industriematerialien und Verbundwerkstoffe.

Vorteile der Schockwellentechnologie
-Hohe Selektivität bei der Trennung komplexer Materialien
-Rohstoffe werden erhalten und in den Produktionskreislauf zurückgeführt
-keine Feinstaubbelastung durch die Passivierung von Stäuben im Prozessmedium
-einfache Adaption auf kundenspezifische Anwendungsfälle
-robuste und skalierbare Technologie für den Einsatz im industriellen Umfeld

Anwendungen
Das Schockwellenverfahren ermöglicht das hochwertige Recycling von Elektroschrott. Elektronikgeräte werden schonend an mechanischen Schwachstellen aufgetrennt und selektiv in ihre einzelnen Komponenten zerlegt. Durch die selektive Zerlegung von komplexen Baugruppen ergeben sich verbesserte Verwertungsmöglichkeiten für die einzelnen Materialfraktionen, wie die herausgelösten edelmetallhaltigen Bestandteile, Leiterplatten oder Bauelemente.
Das Verfahren eignet sich hervorragend für Aufbereitungsprozesse mit hohen Reinheitsanforderungen. Hochreine (Halbleiter-) Materialien können, anders als bei konventionellen Verfahren, kontaktfrei zerkleinert werden.  
Ein vielversprechendes Anwendungsgebiet des Schockwellenverfahrens ist das Recycling von Verbundwerkstoffen und Kompositen wie beispielsweise Photovoltaikmodule oder galvanisierten Kunststoffen. Durch die Zerlegung der Materialien in ihre Einzelbestandteile eröffnet das materialselektive Zerkleinerungsverfahren zukünftig effizientere Nutzungs- und Verwertungs-möglichkeiten. Weg von der reinen stofflichen Verwertung, hin zu einem funktionellen Recycling, dem direkten Wiedereinsatz der Materialien in die Produktion.
Des Weiteren kann das Schockwellenverfahren auch zur schonenden Zerlegung von gefahrstoffhaltigen Baugruppen genutzt werden, um im Anschluss eine separate Weiterbehandlung gefahrstoffhaltiger und gefahrstofffreier Komponenten zu ermöglichen.

Das Unternehmen
Durch die innovative Schockwellenzerkleinerung können Wertstoffe komplexer Industriematerialien für effizientere Verwertungsprozesse maschinell freigelegt und angereichert werden – eine Technologie mit breitem Anwendungspotenzial. Hauptfokus des innovativen High-Tech-Unternehmens ImpulsTec liegt auf der Entwicklung und Realisierung von Schockwellenzerkleinerungsanlagen für unterschiedliche Anwendungsgebiete. Das Leistungsspektrum des Radebeuler Unternehmens umfasst darüber hinaus die Projektierung von kundenspezifischen Komplettanlagen sowie die Durchführung von Studien und Testkampagnen


Impressionen, nach Anwendung der Schockwellentechnologie

-Mobiltelefone
Kunsstoff
Kunsstoff      Metalle     Edelmetalle


-Leiterplatten


(Saubere) Leiterplatten


Kunststoff   Metalle       Edelmetalle

-Solarzellen

                    
Dünnschicht Solarmodul Sauberes Glas
            
Polymerfolie   Halbleitermaterial    PV Modul

               
Glas           Polymerfolie     Halbleitermaterial Kupferkontakte


-Li-Ionen-Batterien


Handyakku

Li-Ionen Batterie nach Schockwellenbehandlung

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Über ImpulsTec GmbH
Die ImpulsTec GmbH (Member of HOCH.REIN Group) wurde 2014 aus der Forschungsabteilung eines Photovoltaikkonzerns ausgegliedert, um die potentialreiche und breit anwendbare Schockwellentechnologie stetig weiterzuentwickeln und auf den Markt zu bringen. Hauptfokus des Unternehmens liegt dabei auf der Entwicklung und Realisierung von Schockwellenzerkleinerungsanlagen für unterschiedliche Anwendungsgebiete. Die Innovationskraft und technologische Kompetenz des jungen High-Tech-Unternehmens aus Radebeul spiegelt sich in den Patenten wieder, welche gleichzeitig die Marktführerschaft auf dem Gebiet der Schockwellenzerkleinerung sichern.
Weitere Informationen unter: www.impulstec.com
Über HOCH.REIN GmbH
Die HOCH.REIN Group ist eine internationale, mittelständische Beteiligungsholding, die das Ziel verfolgt das Unternehmertum zu fördern. Das Tätigkeitsfeld des unterfränkischen Local Family Offices umfasst die Bereiche Technologie, Energie, Megatrends und Innovationen. Strategische Partner werden mit technischem Know-how versorgt und innovative Unternehmen durch finanzielle Unterstützung gefördert. Gemeinsam mit Partnern entwickelt HOCH.REIN neue, kreative Ideen, die zu einer innovativen, technischen Lösung geführt werden. Die erfolgreiche Markteinführung innovativer Produkte und / oder Verfahren setzt eine Vielzahl von Entwicklungsschritten voraus, die auf unterschiedliche Ressourcen zurückgreifen. Die HOCH.REIN verschafft mit seinen Partnerschaften und dem internen Shared Services Center diesen einzelnen Gliedern der Wertschöpfungskette nachhaltig Stärke und Flexibilität.  
Weitere Informationen unter www.hoch-rein.com.
Ansprechpartner für Medien: Irina Gerlach, PR & Marketing, Tel:. +49 (0) 9321 268 1610, irina.gerlach@hoch-rein.com Herausgeber: HOCH.REIN GmbH, Steigweg 24, 97318 Kitzingen, www.hoch-rein.com

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