KYBURZ revolutioniert das Recycling von Lithiumbatterien

Der E-Mobilitäts-Pionier KYBURZ geht beim Akku-Recycling neue Wege: Das Zürcher Unternehmen hat eine innovative Inhouse-Anlage in Betrieb genommen – die erste dieser Art in der Schweiz. Das in Zusammenarbeit mit der Empa entwickelte Recycling-Verfahren ist umweltschonend und bietet Potenzial über die eigene Produktion hinaus.

Die E-Mobilität boomt und dies lässt die Nachfrage nach Lithiumbatterien rasant ansteigen. Elektrofahrzeuge haben jedoch einen Haken: Die Herstellung der Akkus ist ressourcenintensiv und das Recycling der Batterien steckt noch in den Kinderschuhen.

Die KYBURZ Switzerland AG hat eine innovative Lösung für dieses Problem. Das Zürcher Unternehmen nahm am 4. September in Freienstein eine hauseigene Lithiumionenbatterie-Recycling-Anlage in Betrieb – die erste dieser Art in der Schweiz. Das mit Unterstützung der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) entwickelte Recycling-Verfahren erlaubt es, bis zu 91 Prozent der enthaltenen Metalle wiederzugewinnen.

Von der Bachelorarbeit zum Pionierprojekt

Die elektrischen Dreiradroller von KYBURZ sind rund um die Welt im Einsatz, auch bei der Schweizerischen Post. Bisher wurden die Lithiumbatterien der Fahrzeuge extern recycelt, wobei die gängigen Verfahren aus Sicht des Unternehmens zu wenig nachhaltig sind. Die Batterien werden geschreddert und danach entweder eingeschmolzen oder mit Chemikalien behandelt. Beides verbraucht viel Energie – und
während beim heissen Verfahren (Pyrometallurgie) wertvolle Rohstoffe verlorengehen, belastet das kalte Verfahren (Hydrometallurgie) die Umwelt.

KYBURZ suchte eine Alternative: «Unser Ziel war es, einen Recycling-Prozess zu entwickeln, der effizient, umweltschonend und sicher ist», sagt der Projektverantwortliche Olivier Groux. Der gelernte Chemielaborant hat im Rahmen seines Bachelor-Studiums Umweltingenieurwesen an der ZHAW einen Weg gesucht, wie sich Lithiumionenbatterien nachhaltig recyclen lassen. «Ich dachte mir: Wenn Batterien aus verschiedenen Materialien zusammengebaut werden, so muss es doch möglich sein, diese auch wieder zu trennen.»

Olivier Groux leistete mit seiner Bachelorarbeit Pionierarbeit und entwickelte ein völlig neues Verfahren: Durch optimales Entladen, eine sorgfältige Zellenzerlegung und eine Aufreinigung mittels Wasser lassen
sich Lithiumeisenphosphat-Batterien (LFP) nachhaltig recyclen – ohne jeglichen Einsatz von Chemikalien.

Ein Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft

Geschäftsführer Martin Kyburz überzeugte die Idee und so stellte er Olivier Groux ein. «Wir legen grossen Wert auf Nachhaltigkeit und suchen nach Wegen, wie wir die Ideen der Circular Economy in unserem Betrieb umsetzen können. Eine Inhouse-Anlage für das Recycling unserer Akkus ist ein grosser Schritt in diese Richtung», sagt Martin Kyburz.

Die Grundlagen für den Aufbau der Inhouse-Recycling-Anlage entwickelte Olivier Groux in enger Zusammenarbeit mit Marcel Gauch, Lorena Toledo und Rolf Widmer von der Empa St. Gallen. Die Erkenntnisse aus dem Projekt fasste das Projektteam in einem Forschungspapier zusammen, das anlässlich des World Resources Forum mit dem ersten Preis prämiert wurde.

Potenzial für verschiedenste Batterietypen

Langfristiges Ziel ist eine Produktionsanlage, die alle von KYBURZ je verbauten LiFePO4-Batterien wieder zurück in die Ausgangsstoffe zerlegen kann. In der ersten Ausbaustufe sollen rund 4’000 Zellen pro Jahr verarbeitet werden. Im Endausbau wird die Anlage eine Kapazität von bis zu 24’000 Zellen pro Jahr erreichen, was der Jahresproduktion von 3’000 Fahrzeugen entspricht.

So funktioniert die Recycling-Anlage

In einem ersten Schritt werden die Batterien des Typs LiFePO4 auf 2,5 Volt entladen und in die einzelnen Komponenten zerlegt. Darauf werden die Kathoden und Anoden mit Wasser behandelt, um die Aluminium- und Kupferfolien zu trennen. Aus den Elektrolyten wird durch einen Destillationsprozess Lithiumsalz gewonnen und die herausdestillierten Karbonate werden im Recycling-Prozess wiedereingesetzt. Die Anoden werden zusätzlich mit Hitze behandelt, um die Bindematerialen zu
zersetzen.

KYBURZ sieht in der Recycling-Anlage grosses Potenzial, auch weil das Anwendungsgebiet über die eigene Produktion hinausreicht. Das Verfahren lässt sich 1:1 auf einen Grossteil der Akkus übertragen, die bei Hausspeichern zum Einsatz kommen. Unter Verwendung von bestimmten Chemikalien eignet sich der Verarbeitungsprozess auch für das Recycling anderer Lithiumbatterietypen, wie zum Beispiel LithiumNickel-Cobalt-Mangan-Batterien (NMC) oder Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Batterien (NCA). Diese werden in den meisten E-Fahrzeugen eingesetzt – von Autos über Velos bis hin zu Rollern und Trottinett.

Quelle: www.kyburz-switzerland.ch

Foto “head”: Werner Hauser