CIRCULUS – Nachhaltige Batteriesysteme für die Energiewende

Nachhaltigkeit, Zweitverwertung, Recycling – das sind zentrale Themen gerade im Zusammenhang mit der wachsenden Elektromobilität. Gemeinsam mit Partnern aus der Batterieentwicklung, Zellanalyse, Energieversorgung und dem Recycling entwickelt das Projekt CIRCULUS einen Li-Ionen-Energiespeicher, der sowohl für den mobilen Einsatz als auch einen anschließenden stationären Einsatz konzipiert ist. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der nachhaltigen und effizienten Wiederverwendung mit minimalem zeitlichen und finanziellen Aufwand. Darüber hinaus wird auch das Recycling bzw. die Wiederverwendung der aus Kunststoff bestehenden Bauteile des Energiespeichers realisiert, was aktuell bei der Verwertung alter Batteriesysteme nicht Stand der Technik ist.

CIRCULUS nachhaltiges Batteriesystem

Eine Lithium-Ionen-Antriebsbatterie wird bereits ab einem Kapazitätsverlust von 20% als nicht mehr geeignet für mobile Anwendungen eingestuft, da die Reichweite beachtlich verringert ist und negative Einflüsse u.a. beim Schnellladen auftreten. Die noch nutzbare Restkapazität von 80% ist allerdings mehr als ausreichend für Anwendungen außerhalb des Fahrzeuges, die geringere elektrische Leistungsanforderungen haben, wie beispielsweise Batterien für Photovoltaikanlagen. Leider findet die weitere Nutzungsmöglichkeit im Entwicklungsprozess von Antriebsbatterien keine ausreichende Berücksichtigung, sodass ehemalige mobile Batteriesysteme für die stationäre Anwendung erst aufwendig umgebaut und getestet werden müssen.

Auslegung für eine Erst- und Zweitnutzungsphase

Ein erster Schwerpunkt in CIRCULUS liegt daher darin, ein Batteriesystem so zu entwickeln, das bereits von Beginn an für eine Erst- und Zweitnutzungsphase ausgelegt ist. Unter anderem geht es darum, reversible und dennoch leichte und betriebssichere Fügeverbindungen zu gestalten, praktikable Zellbewertungsverfahren zu entwickeln und schnelle Umbaukonzepte zu realisieren.

Darüber hinaus ist im Sinne der Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit eine optimale Ausnutzung der primär gewonnenen Rohstoffe durch Maximierung der Materialwiedergewinnung im Recyclingprozess notwendig (Sekundärgewinnung). Dies gilt für die metallischen Werkstoffe der Zelle wie auch für alle anderen Materialien des gesamten Batteriesystems. Das aktuelle Vorgehen der Verbrennung zur energetischen Verwertung von gebrauchten Kunststoffen ist nicht ressourcenschonend.

Recyclingfähigkeit next Level

Ein zweiter Schwerpunkt in CIRCULUS ist daher, die Recyclingfähigkeit des Systems deutlich über den aktuellen Stand der Technik zu heben, d.h. über die reine Rückgewinnung der Metalle hinauszugehen, diese zum einen effizienter zu gestalten und zusätzlich für die enthaltenden Kunststoffe in den Batteriesystemen eine Rückgewinnung erstmalig wirtschaftlich und technologisch zu realisieren.

Interdisziplinär und Vielfältig

Durch das interdisziplinäre Konsortium werden in CIRCULUS die Anforderungen der einzelnen Stakeholder an ein Batteriesystem für eine zeitlich aufeinander folgende mobile und stationäre Anwendung und ein finales Recycling zusammengetragen, umgesetzt, im realen Aufbau demonstriert und hinsichtlich Funktionsfähigkeit und Sicherheit bewertet.

Im Ergebnis entsteht ein vermarktungsnahes nachhaltiges mobiles Batteriesystems und ein realer stationärer Quartierspeicher aus gealterten Lithium-Ionen-Fahrzeugbatterien in einem Wohngebiet.

Die Arbeiten zur Entwicklung des Systems sind hochgradig interdisziplinär und erfordern vielfältige Teilkompetenzen. Das Konsortium deckt diese einzelnen Kompetenzen passgenau ab:

  • BMZ GmbH
  • e-netz Südhessen AG
  • Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW)
  • Umicore AG & Co. KG
  • MC Services Nordhessen GmbH
  • Fraunhofer LBF