CircularLIB: Graduiertenkolleg Stärkung Batteriecluster Region Braunschweig

ProjektbeschreibungDas Graduiertenkolleg „CircularLIB“ ist ein durch das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur gefördertes Verbundvorhaben zur Stärkung des Batterieclusters Region Braunschweig, um die zirkuläre Herstellung und Nutzung von Lithium-Ionen-Batterien zu erforschen und damit die Etablierung geschlossener Material- und Stoffkreisläufe für Lithium-Ionen-Batterien voranzutreiben. In diesem Programm kooperieren die drei Universitäten TU Braunschweig, TU Clausthal und die Leibnitz Universität Hannover zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST. Der Arbeitsschwerpunkt des AIP liegt in der modellbasierten Gestaltung des Kapazitätsaufbaus einer zirkulären Batterieproduktion auf Basis skalierbarer Produktions- und Recyclingtechnologien.

Ausgangslage und Problemstellung

Durch die Verbrennung fossiler Kraftstoffe und die daraus resultierende Emission von Kohlenstoffdioxid (CO2) trägt der Verkehrssektor maßgeblich zur Erschöpfung der Ressourcen und zum globalen Klimawandel bei. Infolgedessen zielen staatliche Regelungen auf die Reduzierung der CO2-Emissionen des Verkehrssektors ab, wodurch auch die Automobilindustrie vor neue Herausforderungen gestellt wird. Zur Erfüllung dieser Anforderungen wird der Übergang von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICEV) hin zu alternativen Antriebstechnologien wie Batterie-Elektrofahrzeugen (BEV) oder Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEV) diskutiert. Diese alternativen Antriebstechnologien benötigen für die Energiebereitstellung eine Traktionsbatterie, welche zum aktuellen Zeitpunkt als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Zur Produktion dieser Traktionsbatterien werden begrenzt verfügbare und wertvolle Ressourcen (z. B. Kobalt, Nickel, Lithium) benötigt, sodass die Politik Maßnahmen zur Förderung des Batterierecylings veranlasst, um langfristig eine Kreislaufwirtschaft von Traktionsbatterien zu ermöglichen. Die Kreislaufwirtschaft ist durch eine Kreislaufführung von Materialien aus Altbatterien sowie durch neue Rohmaterialien charakterisiert, um Batterien herzustellen und den Primärbedarf für neue elektrische Fahrzeuge (EV) zu decken.

Zielsetzung und Vorgehensweise

Übergeordnetes Ziel des Graduiertenkollegs ist die Realisierung einer Kreislaufproduktion für Lithium-Ionen-Batterien, wobei insbesondere die Themen Verfahrenstechnik zur Batteriematerialherstellung und -konditionierung, nachhaltige Batteriezellproduktion sowie Recyclingverfahren vorangetrieben werden. Die Verbindung dieser Themen soll schließlich zu einer optimalen Gestaltung des Kapazitätsaufbaus einer zirkulären Batterieproduktion auf Basis skalierbarer Produktions- und Recyclingtechnologien führen. Hierzu werden Ansätze des Operations Research und der aktivitätsanalytischen Modellierung sowie systemdynamische Modelle miteinander kombiniert. Die Forschungsergebnisse sollen im Rahmen der Dissemination für die weitere Forschung, die politische Rahmensetzung und für Entscheidungsträger aus der Industrie verwertbar aufgearbeitet werden.