Mobility

Elektroautos: Roboter recycelt ausgediente Batterien

Jasmin Spreer19. November 2021, 09:55

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Im September 2021 gab die Statistik Austria eine erfreuliche Meldung bekannt. Im August überholte die Anzahl der Neuzulassungen von Elektroautos und Hybridautos erstmals die Anzahl der Neuzulassungen von Verbrennern. Der Anteil neu zugelassener Pkw mit Elektro- oder Hybridantrieb lag im August bei bei 42,2 Prozent, während der Anteil von konventionellen Antriebsformen Benzin lediglich bei 35,1 Prozent und der dieselbetriebenen bei 22,7 Prozent lag.

Mit dem wachsenden Anteil der Elektroautos auf der Straße, wächst aber auch die Zahl der ausgedienten Batterien. Diese halten im Schnitt etwa zehn Jahre. Daher braucht es immer mehr Lösungen, diese wiederverwendbar zu machen.

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Knappe Ressourcen wiederverwenden

Erst Mitte November verkündete Northvolt, ein schwedischer Anbieter für Batteriezellen, im Rahmen seines Recyclingprogramms „Revolt“ eine Lithium-Ionen-Batteriezelle aus 100 Prozent recyceltem Nickel, Mangan und Kobalt hergestellt zu haben, wir berichteten. Um die Metalle mit geringem Aufwand aus den Batterieabfällen wiederzugewinnen, wurden sie laut Angaben von Northvolt hydrometallurgisch behandelt. Dabei wird eine chemische Lösung verwendet, um die Metalle zu isolieren und von Verunreinigungen zu trennen. Laut Emma Nehrenheim, Projektleiterin bei Northvolt, können mit dem Recyclingverfahren bis zu 95 Prozent der in einer Batterie enthaltenen Metalle so zurückgewonnen werden, dass sie fast den Reinheitsgrad von Neumaterial erreichen.

Das Forschungsprojekt „Industrielle Demontage von Batterien“ (DeMoBat), koordiniert vom Zentrums für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) am Fraunhofer IPA, arbeitet im Moment nun an einer anderen Lösung. Im Zentrum ihres Recyclings-Verfahrens steht eine Roboterzelle, welche mit ganz verschiedenen Werkzeugen in verschiedenen Arbeitsschritten die Batterie demontiert und die wiederverwendbaren Rohstoffe extrahiert.

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Roboter als „Schweizer Taschenmesser“

Das Ziel des Projektes ist es, geprüfte und weiterhin qualitativ hochwertige Bestandteile einer Batteriezelle mithilfe des Roboters bereits stellen zu können, sodass aus diesen Bestandteilen wieder Second-Life-Batterien entstehen. Die Komponenten, welche sich nicht mehr für die Wiederverwertung in den Second-Life-Batterien eigenen, sollen trotzdem so aufbereitet werden, dass ihre chemischen Bestandteile, wie Nickel, Kobalt, Mangan oder Lithium, genutzt werden können.

Soweit ist der Roboter im Moment aber noch nicht. Dieser steht besonderen Herausforderungen gegenüber, so die Forschenden: „Kein Arbeiter, sondern ein Industrieroboter soll die Arbeiten übernehmen. Das ist umso schwieriger, als Autobatterien nicht genormt sind. In verschiedenen Automarken, sogar in verschiedenen Modellen, stecken jeweils andere Stromspeicher. Deshalb muss das Demontagesystem sehr flexibel sein. Halt vergleicht es deshalb mit einem Schweizer Taschenmesser.“

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Der Roboter selber soll mittels eines Kamerasystems erkennen, wie die vor ihm liegenden Akkus zu öffnen sind. Dafür ist dieser mit Werkzeugen wie Schraubendreher und Fräse ausgestattet und würde durch maschinellem Lernen auch frühzeitig erkennnen, welches Werkzeug er brauche, so das Forschungsteam. Mittels einer Art Dosenöffner könne er außerdem Dichtungen lösen, das Herausheben von einzelnen verklebten Batteriezellen soll durch einen Mini-Wagenheber funktionieren. Als Arbeitsplatte diene ein zwei mal drei Meter großer Tisch mit einem flexiblen Spannsystem, das jeden Akku fest greifen könne, so die Forschenden.

Prototyp zeitnah geplant

Nachdem die einzelnen Kompotten und Werkzeuge bereits erprobt seien, will das Team nun zeitnah einen ersten Demonstrator-Roboter zusammensetzen. Danach ist dann auch die Entwicklung der Second-Life-Batterien geplant: „Künftig möchten wir auch Lösungen entwickeln, die es ermöglichen die zurückgewonnen und noch intakten Bestandteile einer Batterie für einen weiteren Lebenszyklus aufzubereiten und wieder zu einem neuen System zusammenzuführen“, so der Projektleiter Max Weeber in einer Aussendung.