Mit dem Forschungsprojekt „Difference“ ist Ende März ein wichtiges Vorhaben zur Verbesserung des Batterierecyclings in die Umsetzungsphase gestartet. Der Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier arbeitet dabei an laserbasierten Verfahren zur Demontage moderner Batteriesysteme, die in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen.
Die Herausforderung liegt in der neuen Bauweise sogenannter Cell-to-Pack-Batterien. Bei diesen werden die Batteriezellen nicht mehr in separate Module verpackt, sondern direkt in das Batteriegehäuse integriert. Dies erhöht zwar die Energiedichte und nutzt den verfügbaren Raum besser aus, macht aber das spätere Recycling deutlich schwieriger. Anstelle von Schraubverbindungen kommen großflächige Verklebungen und Ausschäumungen zum Einsatz, die sich nur mit großem Aufwand wieder lösen lassen.
Diese hochintegrierte Bauweise steht im Konflikt mit den Vorgaben der europäischen Batterieverordnung, die hohe Rückgewinnungsquoten für kritische Rohstoffe wie Lithium, Nickel, Kobalt und Kupfer fordert. Zudem führt der Ausfall einzelner Zellen oft dazu, dass komplette Batteriesysteme ausgetauscht werden müssen, da Reparaturen kaum möglich sind. Dadurch gehen wertvolle Ressourcen verloren, die in Second-Life-Anwendungen weitergenutzt werden könnten.
Das Projekt „Difference“ setzt genau hier an und verfolgt vier zentrale Forschungsschwerpunkte: Die Entwicklung laserbasierter Demontageverfahren für tragende Batteriestrukturen, Laser-Techniken zur Trennung von Kleb- und Schaumstoffen sowie Metallkomponenten, die Umsetzung einer robotergestützten automatisierten Demontage sowie die ökologische und ökonomische Bewertung der neuen Verfahren. Ziel ist die Entwicklung eines modularen Demontagesystems mit vier Stationen, das eine vollständige Zerlegung hochintegrierter Batteriepacks ermöglicht.
Der Umwelt-Campus Birkenfeld unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Matthias Vette-Steinkamp bringt umfangreiche Expertise in nachhaltiger Produktion und Kreislaufwirtschaft ein. Am Standort Birkenfeld steht ein spezialisiertes Demontagelabor mit mehreren Robotersystemen zur Verfügung, darunter ein gemeinsam mit der Firma Kautenburger entwickelter Portalroboter zur automatisierten Zerlegung kompletter Batteriesysteme. Zwei Laserzellen ermöglichen das präzise Trennen metallischer Verbindungen und das Abtragen von Dicht- und Kontaktflächen.
Besondere Aufmerksamkeit gilt auch der Sicherheit: In eigenen Laboren werden die bei der Laserablation entstehenden Gase und Dämpfe analysiert und toxikologisch bewertet. Der Umwelt-Campus kann dabei auf Erfahrungen aus früheren Projekten zur energetischen Bewertung von Kreislaufwirtschaftsprinzipien, zur ökologischen Bilanzierung und zur Konzeption digitaler Batteriepässe zurückgreifen. Mit dieser Forschungsarbeit positioniert sich die Hochschule als wichtiger Partner für die Entwicklung nachhaltiger Recyclinglösungen in der wachsenden Elektromobilitätsbranche.
