Batterie.digital: Produktionsausschüsse und Direct Recycling

Die Batterieproduktion muss wirtschaftlich sein: Bereits ein Prozent Ausschuss pro Jahr kann Kosten in Millionenhöhe verursachen. Wie lassen sich Ausschussquoten verringern, und wo in der Prozesskette kann das Recycling ansetzen? Diese beiden Schwerpunktthemen standen im Fokus der Online-Informationsveranstaltung „Batterie.digital“ am 5. Dezember, bei der das Projekt TraWeBa Expertinnen und Experten aus ganz Deutschland zusammenbrachte.

TraWeBa steht für „Transformations-Hub Wertschöpfungskette Batterie“ und ist ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördertes Projekt. Die Niedersachsen.next Automotive Agentur ist als Partner beteiligt. Projektmanager Jonas Koller stellte in seiner Einleitung das TraWeBa-Simulation Game vor. Damit können Stoffströme und Einflussfaktoren visualisiert und unternehmensspezifische Entwicklungen simuliert werden. Ein weiteres Simulation Game zum „Battery Passport“ ist in Arbeit.

Im Themenblock „Produktionsausschüsse“, moderiert von Daniela Neisius vom TraWeBa-Projektpartner saaris – Service für den saarländischen Mittelstand, erläuterte Christian Dahmen, Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Operational Excellence bei der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) in Münster, dass bereits geringe Ausschussquoten die Wirtschaftlichkeit einer Produktion stark beeinträchtigen können. „Fehler treten vor allem am Anfang der Produktion auf, etwa bei Beschichtungsprozessen, beim Befüllen oder beim Testen. Wir analysieren diese Fehler und bewerten sie nach ihrer Häufigkeit und Kritikalität.“

Markus Moeller, Technical Sales Engineer bei Exacom Tech aus Hannover, präsentierte ein Röntgenverfahren seines Unternehmens, das schon bei Vorprodukten der Batteriezelle Fehler erkennt. „Ein gutes Zelldesign garantiert nicht automatisch eine schnelle und effiziente Produktion. Die Prozesse müssen exakt eingestellt, qualifiziert und überwacht werden“, erklärte Moeller. Ziel sei es, teure und markenschädigende Rückrufe zu vermeiden.

Mitschnitt bei Youtbube

Wenn die „Prüftore“ spätestens am Ende des mechanischen Zusammenbaus genutzt werden – bevor der Elektrolyt eingefüllt wird – erleichtert dies auch das Recycling. Im Themenblock „Direct Recycling“ stellte Marco Ahuis, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Partikeltechnik der Technischen Universität Braunschweig, die Chancen und Herausforderungen des Direkt-Recyclings vor. Die direkte Rückführung von Materialien biete sowohl Kostenvorteile als auch ökologische Pluspunkte, da der Kreislauf kürzer ist. Dafür ist es entscheidend, dass Beschichtungen möglichst vollständig entfernt und die Funktion der Aktivmaterialien erhalten bleibt.

„Wir geben die Batterien nicht in den Ofen oder ein Säurebad“, betonte Dr. Andreas Bittner, Managing Director des Startups Cell-Circle, einem Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung (ISC). Stattdessen setzt das Unternehmen auf einen geschlossenen Wertstoffkreislauf, der physikalische Prozesse nutzt. „Wir trennen die Materialien in hochreine Fraktionen, die direkt wieder in neuen Batteriezellen verwendet werden können.“ Dieser Ansatz ist energieeffizienter, vermeidet den Einsatz von Chemie und liefert Ergebnisse, die mit der Herstellung von Schwarzmasse – einem Produkt des mechanischen Zerkleinerns von Lithium-Ionen-Akkus – vergleichbar sind.

Die Key Takeaways der 75-minütigen Veranstaltung Batterie.digital:

Es ist wichtig, bereits in den frühen Produktionsphasen, auch bei Prototypen, Daten zu sammeln, um Fehlerquellen frühzeitig zu erkennen und zu analysieren.
Elektroden sind die Hauptursache für Produktionsausschüsse. Direct Recycling senkt die Opex-Kosten und ist eine umweltschonende Lösung, um das Problem der Ausschüsse zu reduzieren.
Digitalisierung und Mitarbeiterschulungen sind essenziell für den Fehleranalyseprozess. Außerdem braucht es mehr Austausch und bessere Fördermöglichkeiten, um Fortschritte in der Branche zu erzielen.