Batteriematerialien aus europäischen Primär- und Sekundärquellen

Die Europäische Union will sich unabhängiger von Rohstoffimporten machen und gleichzeitig die Versorgung mit Materialien sichern, die für die Energiewende gebraucht werden. Hier setzt das europäische Projekt »M-BAT« an: Es wird chemische Verfahren zur Rückgewinnung von Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit entwickeln und Pilotprojekte in Spanien, Polen und England durchführen. Das Fraunhofer ISE bringt seine Expertise im Bereich der direkten Lithiumgewinnung aus geothermalen Solen in das Projekt ein.

Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit sind unerlässlich für die Herstellung von Batterien, wie sie in Elektrofahrzeugen, elektronischen Geräten und Energiespeichersystemen zum Einsatz kommen. Das M-BAT-Konsortium plant, vier technologische Verfahren zu demonstrieren, die auf Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz ausgelegt sind, und diese bis zur Erprobung in einer vorindustriellen Umgebung (TRL 6/7) begleiten. Verschiedene Rohstoffquellen, darunter Bergbauabfälle, Industrieschlämme, die sogenannte »Black Mass« aus ausgedienten Lithium-Ionen-Batterien sowie mineralreiches geothermisches Wasser werden im Rahmen des Projekts mit neuen Verfahren bearbeitet. Die Endprodukte werden gemeinsam mit Anwendern aus der Branche validiert, indem sie in NMC811-Kathoden und -Anoden integriert werden, um ihre industrielle Eignung sicherzustellen.

Die Technologien werden in Pilotanlagen in Spanien, Polen und dem Vereinigten Königreich getestet, wodurch die Forschung an reale Betriebsbedingungen herangeführt und ihr industrieller Einsatz beschleunigt wird.

Das Forschungsteam des Fraunhofer ISE wird im Rahmen des Vorhabens einen Demonstrator in ein Geothermiekraftwerk der Firma Cornish Lithium PLC in Großbritannien einbauen. Der Demonstrator arbeitet entlang der ganzen Wertschöpfungskette von selektiver Lithiumextraktion bis hin zur Lithiumcarbonat (Li2CO3) Fällung – und das in einer Qualität, die für die Batterieproduktion geeignet ist. Die Forschenden werden eine neue Technologie zur direkten Lithiumgewinnung (DLE) anwenden, deren Kernstück ein elektrochemisches Ionenpumpensystem ist. »Dieses Verfahren ermöglicht die Trennung von Lithium aus komplexen geothermalen Solen, ohne dass energieintensive Fällungsstufen erforderlich sind«, so Dr. Joachim Koschikowski, Projektleiter am Fraunhofer ISE.

M-BAT (Rückgewinnung von Materialien in Batteriequalität aus Primär- und Sekundärquellen durch innovative Technologien) wird durch das Programm »Horizon Europe« der Europäischen Union finanziert.