Projekt 24122/02

Umweltentlastende Kombination von Schrottrückgewinnung und Gitterproduktion für Batterien

Projektträger

DSL Dresden Material-Innovation GmbH c/o OTA Oberflächentechnik Anlagenbau GmbH
Motzener Str. 6
12277 Berlin
Telefon: 030-7600815-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Vorhaben beruht auf der Idee, die Rückgewinnung von Schrott aus Altbatterien in einem einzigen Prozess mit einem Verfahren von DSL Dresden zur galvanischen Herstellung von Batteriegittern zu kombinieren. In der Projektphase 2 sollen die Ergebnisse der Untersuchungen der Recyclingeffekte aus der Projektphase 1 in einer bereits vorhandenen Labor-Versuchsanlage für die Gitterherstellung erprobt und unter realitätsnahen Bedingungen untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Arbeitsschritt: Überführung der Ergebnisse der Projektphase 1 in eine halbtechnische Versuchsan-lage
a. Konzeption, Konstruktion, Bau und Einbau anlagentechnischer Änderungen und Ergänzungen: zusätzliche Abscheidemodule für die Verwendung verschiedener Einsatzstoffe (Schrottfraktionen, Cu als Zwischenschicht), Vorrichtung zur Entnahme des Anodenschlamms , zur Elektrolytaufbereitung in einem Nebenkreislauf
b. Überprüfung und weitere Optimierung der galvanotechnischen Parameter unter den halbtechnischen Bedingungen über einen längeren Versuchszeitraum. Lösung des Problems des kontinuierlichen Anstiegs der Bleikonzentration im Elektrolyten
c. Ermittlung anlagenspezifischer Daten: anodische und kathodische Stromausbeute, optimale Badspannung, spezifischer Energiebedarf
2. Arbeitsschritt: Bewertung der Ergebnisse
a. Herstellung von Testgittern nach dem neuen Verfahren in Abstimmung mit den kooperierenden Batterieherstellern
b. Herstellung von Batterien mit den Testgittern und Durchführung von Batterietests durch die kooperierenden Batteriehersteller
c. Gemeinsame Auswertung der Testergebnisse
d. Ökologische und wirtschaftliche Bewertung im Vergleich einerseits zur galvanische Abscheidung von Batteriegittern unter Verwendung von konventionell hergestelltem Blei als Anodenmaterial und andererseits zur Herstellung von Batteriegittern mit den konventionellen Gieß- und Verarbeitungsverfahren


Ergebnisse und Diskussion

In dieser Projektphase wurden die erforderlichen Maßnahmen systematisch untersucht, um das CO2-emissionsfreie Recycling von Schrott und Paste gebrauchter Batterien von den bisherigen Laboruntersuchungen in die technische Realisierung zu überführen. Insbesondere war quantitativ festzustellen, welche Verfahrensparameter zu metallischen Niederschlägen führen, die mit dem DSLVerfahren zu neuen Schichtverbund-Batteriegittern verarbeitet werden können. Hierzu dienten folgende Arbeiten im Einzelnen:
- Für die Untersuchung der Bleiabscheidung mit hoher Geschwindigkeit wurde ein Strömungsmodul aufgebaut. Das Modul dient der Nachbeschichtung von Bleigittern mit hoher Stromdichte. Zur Abtrennung von Verunreinigungen aus dem Elektrolyten bei Einsatz von Schrott zur Gitterherstellung wurde ein Absetzmodul aufgebaut und an das Strömungsmodul angeschlossen. Die Module wurden im Betrieb erprobt.
- Es wurden Versuche zur Steuerung der Elektrolytzusammensetzung in den eingesetzten Elektrolyten zur Bleiabscheidung durchgeführt. Die Kombination von nichtlöslichen Anoden mit dem Redox-system Fe2+/Fe3+ und einem Lösebehälter wurde untersucht. Ergebnisse aus Becherglasversuchen wurden im Mäandermodul der bestehenden Laboranlage geprüft.
- Die Versuchsreihen zum elektrolytischen Recycling von Schrott mit der in der Projektphase 1 aufgebauten Versuchseinrichtung wurden an weiteren Schrottarten und Einsatzstoffen fortgeführt.
- Es erfolgte die Herstellung von Gitterbändern mit Einsatz von Schrott in der umgebauten Laboranlage.
- Die Gittermuster wurden hinsichtlich ihrer Korrosionseigenschaften geprüft.
Es kann festgestellt werden, dass das Recycling der untersuchten Schrottarten im verwendeten System technisch möglich ist. Bei geeignetem Schichtaufbau der DSL-Gitter führt der Einsatz der untersuchten Schrottarten zu metallischen Niederschlägen, deren Reinheit den Anforderungen für neue Batteriegitter genügt.
Die Versuche zur Herstellung von Testgittern zeigten Nachteile der bestehenden Laboranlage. Das Verbundmaterial als Kombination aus gehärteter Zwischenschicht und korrosionsbeständiger Außenschicht kann nicht mit den erwarteten Eigenschaften in der bestehenden Laboranlage hergestellt werden. Die Erzeugung der Lamellenstruktur in der Gitteraußenschicht ist Vorraussetzung für die Korrosionsbeständigkeit. Die benötigte Korrosionsbeständigkeit konnte bisher mit dem Mäandermodul der Laboranlage erzielt werden. Für die Erzeugung einer hohen Gitterfestigkeit ist der verwendete Mäanderaufbau mit den vorhandenen Biegeradien ungeeignet. Mit dem Aufbau einer geraden Nachbeschichtungsstrecke, bestehend aus mehreren hintereinander angeordneten Beschichtungsbädern, können die genannten Nachteile ausgeräumt werden. Eine entsprechende Kombination aus Zylinderanlage und geraden Nachbeschichtungsbädern ist als Konzept für den Aufbau der Technikumsanlage für die Projektphase 3 vorgesehen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

05. bis 06. 07.2007 ?? Woche der Umwelt, Berlin
03. bis 05. 09.2007 R07 Word Congress, Davos
09. bis 12.06.2008 LABAT2008, Varna
seit 07.08.2008 ?? neuer Internetauftritt www.dsl-dresden.de


Fazit

Das Recycling von Schrott, von Paste gebrauchter Batterien und von Rohblei ist technisch möglich. Im verwendeten System führt die Verwendung der bisher untersuchten Materialien zu metallischen Niederschlägen, die vollständig mit dem DSL-Verfahren zu neuen Schichtverbund-Batteriegittern verarbeitet werden können.
Die ökologische und wirtschaftliche Bewertung zeigt den deutlichen Vorteil der Anwendung von Schrott bei der galvanischen Herstellung von Bleigittern und begründet die Motivation zur Einführung des Verfahrens in die Praxis der Batterieherstellung.
Die gewonnenen Erfahrungen mit der halbtechnischen Laboranlage und die erhaltenen Ergebnisse der durchgeführten Arbeiten in Phase 2 erweisen sich als geeignete Grundlage für:
1. die erfolgreiche Durchführung der weiteren im Projekt geplanten und in vollem Umfang notwendigen Arbeiten,
2. das Erreichen des Projektziels - Umsetzung der Ergebnisse in eine Demonstratoranlage und Bewertung damit hergestellter Batteriegitter durch die Anwender,
3. den grundsätzlichen Erfolg des Gesamtprojekts.

Übersicht

Fördersumme

151.863,00 €

Förderzeitraum

01.05.2007 - 01.11.2008

Bundesland

Sachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik