SK Innovation plant umfangreiches Batterierecycling

Das südkoreanische Energieunternehmen arbeitet in beiden Spären des Energiegeschäfts. Zum einen im Ölbereich aber auch bei der Produktion Batterien ist das Unternehmen aktiv. Im Akkugeschäft arbeitet das Unternehmen bereits mit Kia und Mercedes/Daimler sowie Ford zusammen.

Der Klimawandel und viele Umweltprobleme drängen den Markt für Elektrofahrzeuge (EV) zu schnellem Wachstum. Laut den von „EV Volumes“ [Link] veröffentlichten Daten zu den weltweiten Verkäufen von Elektrofahrzeugen wurden im Juni 2021 etwa 605.400 Einheiten, einschließlich BEV, PHEV und FCEV, verkauft. Dies ist ein neues Allzeithoch, das die Verkaufszahlen vom Dezember 2020 übertrifft. Das Wachstum im Juni liegt im Vorjahresvergleich bei plus 150 Prozent.

Nun kündigte die Europäische Kommission am 14. Juli kündigte das Programm „Fit for 55″ an – ein umfassendes Paket von Lösungen für den Klimaschutz. Einer der wichtigsten Vorschläge im Rahmen von Fit for 55“ ist die Verringerung der Kohlenstoffemissionen von Fahrzeugen. Die neuen Ziele sehen vor, dass die durchschnittlichen Emissionen von Neuwagen ab 2030 um 55 % und ab 2035 um 100 % gegenüber dem Stand von 2021 gesenkt werden müssen. Dies bedeutet, dass der Verkauf von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) in allen EU-Mitgliedstaaten ab 2035 verboten werden soll. Damit dürfte sich das Wachstum des E-Fahrzeugmarktes noch weiter beschleunigen.

Elektroauto-Batterien bestehen aus Zellen, Modulen und Packs. Die kleinste Einheit einer Batterie ist eine Zelle, die aus verschiedenen Materialien besteht. Ein Modul ist eine bestimmte Anzahl von Zellen, die in einem Rahmen verpackt sind, der den Inhalt vor äußeren Einflüssen, Hitze usw. schützt. Dieses Modul wird mit dem Kontroll- und Schutzsystem, wie dem BMS (Battery Management System) und dem Kühlsystem, kombiniert und dieser kombinierte Körper ist ein Pack.

Wiederverwendung bedeutet wörtlich, dass die Batterien wiederverwendet werden. Hier werden degradierte oder verbrauchte Batterien mit neuem Verwendungszweck eingesetzt. Zunächst werden sie auf Restenergie und Ladung/Entladung untersucht, und für diejenigen, die aufgrund ihrer relativ besseren Leistung wiedergewonnen wurden, können wir sie als Module und Packs zur Wiederverwendung wieder zusammensetzen.

Ein gutes Beispiel für die Wiederverwendung von Batterien ist das ESS (Energy Storage System). Es ist bekannt, dass die für ESS verwendeten Batterien bis zu einer Kapazitätsverringerung auf 50 % verfügbar bleiben können. Das National Renewable Energy Laboratory in den USA bestätigte dies mit seiner Analyse, dass eine verbrauchte Batterie für ein weiteres Jahrzehnt als ESS wiederverwendet werden kann, auch wenn ihre Kapazität auf 70 % einer neuen Batterie gefallen ist. Diese gebrauchten Batterien sind auch aus Sicht der Kreislaufwirtschaft effektiv, da sie für andere Zwecke wie Notstromgeräte oder andere elektronische Mobilitätsgeräte wiederverwendet werden können.

Im Allgemeinen werden Batterien, die nicht zur Wiederverwendung geeignet sind, und bereits wiederverwendete Batterien recycelt. Recycling von Batterien bedeutet, dass wertvolle metallische Ressourcen wie Nickel, Kobalt usw. aus den gesammelten Batterien durch physikalische und chemische Zersetzung extrahiert werden. Batterierecycling vermag laut SK Innovations die Kohlenstoffemissionen von E-Fahrzeugen um bis zu 7 % reduzieren.

Die Gewinnung wertvoller metallischer Ressourcen erfordert eine Vorbehandlung. Entladene Altbatterien werden deaktiviert und physisch zerlegt, um Teile aus Aluminium zu sammeln. Anschließend wird durch mechanisches Mahlen und Zerkleinern eine Mischung aus „Schwarzem Pulver“ hergestellt, die Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan enthält.

Was von der Vorverarbeitung übrig bleibt, muss einen der drei Prozesse als Nachverarbeitung durchlaufen: den Trockenprozess, den Nassprozess und das direkte Recycling. Beim Trockenverfahren werden die Reste durch Schmelzreduktion bei sehr hohen Temperaturen verarbeitet. Bei diesem Verfahren werden Nickel, Kobalt, Kupfer usw. extrahiert. Beim Nassverfahren wird das Schwarzpulver, das Produkt aus der Vorverarbeitung, in Säure aufgelöst, um die Ressourcen in Form von raffinierten chemischen Verbindungen oder Metallen zu gewinnen. Beim letzten Verfahren, dem direkten Recycling, wird das kathodische Material in eine regenerierte Form gebracht, um es für neue Produkte zu verwenden, obwohl es noch nicht für die Massenproduktion genutzt wird.
 
Zu den wertvollen Mineralien, die aus Lithium-Ionen-Batterien gewonnen werden, gehören Lithium, Nickel, Kobalt und Mana. Im Jahr 2019 hat SK Innovation eine eigene Technologie zur Gewinnung von Lithium in Form von Lithiumhydroxid (LiOH) entwickelt, die direkt für die Herstellung von kathodischem Material für Hoch-Ni-Batterien wie NCM811 (Batterien mit einem Verhältnis von 8:1:1 von Nickel-Kobalt-Mangan) verwendet werden kann.

Was die Recyclingtechnologie für Altbatterien anbelangt, so ist die Gewinnung von Schlüsselmaterialien wie Lithium, Nickel und Kobalt aus Kathoden bereits kommerzialisiert worden, aber die Technologie zur Gewinnung von Lithium in Form von hochreinem Lithiumhydroxid ist noch nicht ausgereift. Es wird anerkannt, dass die von SK Innovation entwickelte Technologie zur Gewinnung von Lithiumhydroxid den Vorteil hat, dass sie Schlüsselmaterialien wie Nickel und Kobalt in größeren Mengen und mit höherer Reinheit gewinnt.

Darüber hinaus bietet die Nutzung von Lithiumhydroxid, Nickel, Kobalt und Mangan, die aus Altbatterien gewonnen werden, auch einen Wettbewerbsvorteil, um die Kohlenstoffgutschrift zu sichern. Die von SK Innovation entwickelte Technologie zur Gewinnung von Lithiumhydroxid kann die Kohlenstoffemissionen auf 40-70 % der Emissionen reduzieren, die beim Abbau von Lithium in Minen oder Salzseen und bei der Verarbeitung entstehen. Kürzlich haben mehrere Hersteller von Fertigfahrzeugen in Europa ihre Zulieferer aufgefordert, die Kohlenstoffemissionen bei der Herstellung der Teile zu melden. Unter diesen Umständen wird die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen durch die Technologie von SK Innovation in der Branche als sinnvoll erachtet.

Daher plant SK Innovation, mit dieser Spitzentechnologie, die seine Bemühungen um das Batterierecycling vorantreibt, die Verwendung der Batterien nicht nur für Elektrofahrzeuge, sondern auch für ESS, fliegende Autos, Roboter usw. auszuweiten. Außerdem wird das Unternehmen neue Projekte entwickeln und fördern, z. B. das BaaS (Battery as a Service)-Plattformprojekt zur effektiveren Verwaltung von Batterien während ihres gesamten Lebenszyklus.