Onderzoek naar batterijrecycling

Onderzoek naar batterijrecycling

Grasmaaiers, elektrische auto’s, e-bikes of fotovoltaïsche batterijen – veel technische apparaten en transportmiddelen zijn inmiddels uitgerust met een batterij. “Dit zijn enorme hoeveelheden batterijen en uiteindelijk grondstoffen die in de nabije toekomst zullen worden gerecycled. Hiervoor is echter nog niet voldoende recyclingcapaciteit”, legt burgerlijk ingenieur Merle Zorn uit. Bij de afdeling Civiele Techniek van de Hogeschool van Münster onderzoekt ze hoe batterijen efficiënter kunnen worden gerecycled. Het onderzoek van Zorn is ingebed in het samenwerkingsproject DemoSens - digitalisering van geautomatiseerde demontage en sensorondersteunde mechanische verwerking van lithium-ionbatterijen voor hoogwaardige recycling. Projectpartners zijn instituten van de RWTH Universiteit van Aken. Het project wordt geleid door Sabine Flamme van het Instituut voor Infrastructuur – Water – Hulpbronnen – Milieu van de Hogeschool van Münster.

Zorn schreef haar masterscriptie al in het onderzoeksproject over de demontage van accupakketten uit e-mobiliteit. “Momenteel worden de batterijen nog handmatig gedemonteerd. Met de grote hoeveelheden zogenaamde end-of-life batterijen die naar verwachting in de toekomst zullen worden geproduceerd, zal dit niet meer betaalbaar zijn”, zegt de onderzoeksassistent. Daarom ontwikkelde ze in het project een etiketteersysteem op basis van een QR-code, dat onder meer informatie bevat voor geautomatiseerde demontage. Nog een knelpunt bij recycling: lithium-ionbatterijen bevatten verschillende kathodematerialen - een essentieel onderdeel voor de werking van een batterij - zoals nikkel-mangaan-kobalt (NMC) of lithiumijzerfosfaat (LFP). “Het kennen van deze subcategorie is cruciaal omdat, voor een hoge efficiëntie, het recyclingproces precies moet worden afgestemd op het betreffende kathodemateriaal.” Informatie hierover staat echter nog niet op de batterijen vermeld. “We hebben daarom informatie over alle gebruikte grondstoffen geïntegreerd in het etiketteringsconcept.” Een verordening die fabrikanten verplicht dit soort informatielabels te verstrekken, wordt momenteel door de Europese Commissie uitgewerkt. Het concept van Zorn geeft suggesties om dit label uit te breiden met informatie voor automatische demontage.

De FH-alumna onderzoekt momenteel hoe de output van recyclingfabrieken voor lithium-ionbatterijen en daarmee de kwaliteit van de teruggewonnen materialen kan worden verbeterd. “Wij van de Hogeschool van Münster richten ons op de vroege, zuivere terugwinning van koper en aluminium, omdat daar in het lopende onderzoek naar batterijrecycling verder weinig aandacht aan wordt besteed.” De twee metalen worden op verschillende plaatsen in de accu van een elektrisch voertuig aangetroffen. Zo wordt het kathodemateriaal op aluminiumfolie aangebracht en het anodemateriaal op koperfolie. De behuizing van de batterijen en cellen is vaak gemaakt van aluminium. Koperen geleiderrails verbinden de cellen en geleiden elektriciteit van de accu naar de automotor. In het recyclaat zijn koper en aluminium tot nu toe vooral als mengsel aanwezig. Dit betekent dat aluminium meestal verloren gaat tijdens het recyclingproces.