Im Rahmen der Studienarbeit soll das Potential zur stofflichen Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren untersucht werden. Hierfür werden Aufbau und Herstellung gängiger Akkumulatorbauformen beschrieben und es werden basierend auf einer Literaturrecherche verschiedene stoffliche Verwertungsmethoden aufgelistet und gegenübergestellt. Abschließend erfolgt ein Ausblick auf die zukünftige technologische und industrielle Entwicklung der vorgestellten Konzepte sowie auf die benötigten Schritte für zunehmend nachhaltige Verwertungskonzepte.
Durch den Ausbau der Elektromobilität sowie durch den zunehmenden Fortschritt der Digitalisierung und des Ausbaus erneuerbarer Energien nimmt der Bedarf an elektrischen Energiespeichern rasant zu. Vor diesem Hintergrund gewinnt der Einsatz von Lithium-Ionen-Akkumulatoren (LIA), die sich insbesondere durch die vielfältige Anwendbarkeit aufgrund der hohen Energiedichte und durch eine hohe Lebensdauer auszeichnen, zunehmend an Bedeutung.
Da LIA zur Herstellung auf Rohstoffe angewiesen sind, die zum einen in begrenzten Kapazitäten vorkommen und zum anderen teilweise unter ökologisch und sozial umstrittenen Bedingungen gewonnen werden, ergibt sich hier der Bedarf einer zunehmend ganzheitlich nachhaltigen und zuverlässigen Rohstoffversorgung. Neben der Wiederverwendung der LIA nach dem primären Einsatz für andere Anwendungen mit geringeren Anforderungen spielt dabei die stoffliche Verwertung eine wesentliche Rolle, um die benötigten Rohstoffe im Sinne einer Kreislaufwirtschaft zurückzugewinnen. Somit bietet sich das Potential, den Einsatz der Technologie nachhaltiger und durch die neue Versorgungsquelle auch zuverlässiger und robuster zu gestalten. Abbildung 3 zeigt als Auszug einer Risikoanalyse eine methodische Bewertung der Risiken verschiedener Lithiumquellen sowie der gesamten Rohstoffe für zusammengesetzte Akkumulatoren für das Jahr 2021.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Einführung zu Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- 2.1 Aufbau der Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- 2.2 Die Funktionsweise der Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- 2.3 Batteriemanagementsysteme (BMS)
- 3 Lebenszyklus der Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- 4 Recycling der Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- 4.1 Nachhaltigkeitskonzepte des Recyclings
- 4.2 Übersicht der Recyclingverfahren
- 4.3 Stoffliche Verwertung
- 4.3.1 Demontage
- 4.3.2 Mechanische Aufbereitung
- 4.3.3 Pyrometallurgischer Prozess
- 4.3.4 Hydrometallurgischer Prozess
- 4.3.5 Weitere Verfahren und Verfahrenskombinationen
- 4.4 Industrielle Umsetzung der Verfahren
- 4.5 Vergleich der Methoden zur stofflichen Verwertung
- 4.6 Nachhaltigkeit der Verfahren zur stofflichen Verwertung
- 5 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Studienarbeit befasst sich mit dem Potential der stofflichen Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Sie analysiert den Aufbau und die Herstellung gängiger Akkumulatorbauformen und vergleicht verschiedene stoffliche Verwertungsmethoden anhand einer umfassenden Literaturrecherche. Abschließend werden die zukünftigen technologischen und industriellen Entwicklungen der vorgestellten Konzepte sowie die notwendigen Schritte für nachhaltige Verwertungskonzepte beleuchtet.
- Analyse des Aufbaus und der Funktionsweise von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- Untersuchung der verschiedenen Verfahren zur stofflichen Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- Bewertung der Nachhaltigkeit der verschiedenen Verfahren
- Beurteilung des Potentials zur stofflichen Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
- Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und Herausforderungen im Bereich des Recyclings von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der Studienarbeit ein und erläutert die steigende Bedeutung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren im Kontext der Elektromobilität und des Ausbaus erneuerbarer Energien. Der Bedarf an Lithium als Rohstoff für diese Akkumulatoren wird anhand der prognostizierten Nachfrage dargestellt.
- Kapitel 2: Einführung zu Lithium-Ionen-Akkumulatoren: Dieses Kapitel bietet eine umfassende Einführung in die Technologie der Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Es behandelt den Aufbau, die Funktionsweise und die verschiedenen Bauformen dieser Akkumulatoren.
- Kapitel 3: Lebenszyklus der Lithium-Ionen-Akkumulatoren: Dieses Kapitel beschreibt den Lebenszyklus der Lithium-Ionen-Akkumulatoren, von der Produktion über den Einsatz bis hin zur Entsorgung. Dabei werden die Herausforderungen und Möglichkeiten der nachhaltigen Nutzung dieser Akkumulatoren beleuchtet.
- Kapitel 4: Recycling der Lithium-Ionen-Akkumulatoren: Dieses Kapitel konzentriert sich auf die verschiedenen Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Es stellt die verschiedenen Methoden, wie mechanische Aufbereitung, Pyrometallurgie und Hydrometallurgie, sowie die industrielle Umsetzung und deren Nachhaltigkeit vor.
Schlüsselwörter
Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Batterietechnik, Energiespeicher, Recycling, Nachhaltigkeit, Wiederverwertung, stoffliche Verwertung, Lithium, Cobalt, Metallurgie, Batterierecycling, Nachhaltige Entwicklung
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2022, Potential zur stofflichen Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Recycling und Lebenszyklus, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1327765