Potential zur stofflichen Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Recycling und Lebenszyklus

Research Paper (undergraduate) , 2022 , 45 Pages , Grade: 1,0

Engineering - Mechanical Engineering

Im Rahmen der Studienarbeit soll das Potential zur stofflichen Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren untersucht werden. Hierfür werden Aufbau und Herstellung gängiger Akkumulatorbauformen beschrieben und es werden basierend auf einer Literaturrecherche verschiedene stoffliche Verwertungsmethoden aufgelistet und gegenübergestellt. Abschließend erfolgt ein Ausblick auf die zukünftige technologische und industrielle Entwicklung der vorgestellten Konzepte sowie auf die benötigten Schritte für zunehmend nachhaltige Verwertungskonzepte.

Durch den Ausbau der Elektromobilität sowie durch den zunehmenden Fortschritt der Digitalisierung und des Ausbaus erneuerbarer Energien nimmt der Bedarf an elektrischen Energiespeichern rasant zu. Vor diesem Hintergrund gewinnt der Einsatz von Lithium-Ionen-Akkumulatoren (LIA), die sich insbesondere durch die vielfältige Anwendbarkeit aufgrund der hohen Energiedichte und durch eine hohe Lebensdauer auszeichnen, zunehmend an Bedeutung.

Da LIA zur Herstellung auf Rohstoffe angewiesen sind, die zum einen in begrenzten Kapazitäten vorkommen und zum anderen teilweise unter ökologisch und sozial umstrittenen Bedingungen gewonnen werden, ergibt sich hier der Bedarf einer zunehmend ganzheitlich nachhaltigen und zuverlässigen Rohstoffversorgung. Neben der Wiederverwendung der LIA nach dem primären Einsatz für andere Anwendungen mit geringeren Anforderungen spielt dabei die stoffliche Verwertung eine wesentliche Rolle, um die benötigten Rohstoffe im Sinne einer Kreislaufwirtschaft zurückzugewinnen. Somit bietet sich das Potential, den Einsatz der Technologie nachhaltiger und durch die neue Versorgungsquelle auch zuverlässiger und robuster zu gestalten. Abbildung 3 zeigt als Auszug einer Risikoanalyse eine methodische Bewertung der Risiken verschiedener Lithiumquellen sowie der gesamten Rohstoffe für zusammengesetzte Akkumulatoren für das Jahr 2021.

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Zusammenfassung

1. Einleitung

2. Einführung zu Lithium-Ionen-Akkumulatoren
2.1 Aufbau der Lithium-Ionen-Akkumulatoren
2.2 Die Funktionsweise der Lithium-Ionen-Akkumulatoren
2.3 Batteriemanagementsysteme (BMS)

3 Lebenszyklus der Lithium-Ionen-Akkumulatoren

4 Recycling der Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.1 Nachhaltigkeitskonzepte des Recyclings
4.2 Übersicht der Recyclingverfahren
4.3 Stoffliche Verwertung
4.3.1 Demontage
4.3.2 Mechanische Aufbereitung
4.3.3 Pyrometallurgischer Prozess
4.3.4 Hydrometallurgischer Prozess
4.3.5 Weitere Verfahren und Verfahrenskombinationen
4.4 Industrielle Umsetzung der Verfahren
4.5 Vergleich der Methoden zur stofflichen Verwertung
4.6 Nachhaltigkeit der Verfahren zur stofflichen Verwertung

5 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Anhang

I Abbildungsverzeichnis

II Tabellenverzeichnis

• College: Hamburg University of Applied Sciences
• Grade: 1,0
• Publication Year: 2022
• Pages: 45
• Catalog Number: V1327765
• ISBN (PDF): 9783346826640
• ISBN (Book): 9783346826657
• Language: German
• Tags: Batterietechnik, Akkumulatoren, Energiespeicher, Recycling, Nachhaltigkeit, Wiederverwertung, stoffliche Verwertung, Lithium, Cobalt, Metallurgie