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Effizientes Batterie-Recycling durch Roboter

von redaktion
Fraunhofer IPA, Batteriezellen-Recycling

Laut Prognosen könnten bis 2030 weltweit an die 50 Millionen Elektroautos unterwegs sein. Die für derartige Fahrzeuge benötigten Akkus halten im Schnitt 10 Jahre lang. Danach werden sie vereinzelt noch eine Zeit lang als Speicher verwendet, doch dann ist Schluss. Das wirft das drohende Problem des Batterierecyclings auf. Die darin enthaltenen Rohstoffe sind wertvoll und sollten möglichst effizient demontiert werden. Ein Forschungsteam des Zentrums für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) am Fraunhofer IPA entwickelt deshalb einen Roboter mit unterschiedlichen Werkzeugen. Das Ziel ist, dass er sich für alle notwendigen Arbeitsschritte der Demontage und für sämtliche Batterietypen eignet.

Second Life

Die Bestandteile einer Batteriezelle sollen demontiert, sortenrein getrennt und anschließend geprüft werden, ob sie noch gut genug sind für eine direkte Wiederverwendung. Das Aufgabenfeld der Second-Life-Batterien wird in Zukunft immer wichtiger sein. Außerdem enthalten Batterien viele weiter nutzbare Rohstoffe wie Kobalt, Nickel, Lithium oder Mangan. Um an sie heranzukommen, müssen sie auseinandergenommen und Leitungen, Kabel, Stecker, Schrauben, Halterungen, Dichtungen und elektronische Komponenten demontiert werden.

Flexibler Roboter

Diese Tätigkeit soll nicht von Arbeiter*innen, sondern von einem Industrieroboter übernommen werden. Das Problem dabei ist, dass Autobatterien nicht genormt sind. Die Stromspeicher sind in den einzelnen Automarken und sogar Modellen unterschiedlich. Deshalb entwickelten die Forscher*innen eine Art Arbeitsplatte (zwei x drei Meter groß) mit einem flexiblen Spannsystem, das die verschiedenen Akkus fest greifen kann. Der Roboter bringt nun mehrere Werkzeuge zum Einsatz, etwa einen Schraubenzieher oder eine Fräse. Durch den unterschiedlichen Zustand der Batterien muss und kann der Roboter mithilfe von smarter Bildverarbeitung und maschinellem Lernen auf unterschiedliche Situationen reagieren. Wenn zum Beispiel eine Schraube korrodiert ist und sich nicht mehr lösen lässt, so muss er die Fräse zum Einsatz bringen.

„Er könnte natürlich auch sofort fräsen, aber das ist nicht die optimale Strategie, weil dabei Metallspäne anfallen, die zu einem Kurzschluss und letztlich zu einem Brand führen könnten“, erklärt Lorenz Halt von der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA. Auch für solche Fälle ist die Anlage gerüstet, denn wenn ein Feuer tatsächlich ausbrechen sollte, räumt ein Schieber sämtliche Teile, die auf dem Arbeitstisch liegen, in ein Löschbad. Es gibt noch weitere Probleme beim Batterierecycling. So mussten Halt und sein Team auch eine Art Dosenöffner entwickeln, um Dichtungen zu lösen. Oder einen Mini-Wagenheber zum Herausheben der einzelnen Batteriezellen.

Das Forschungsprojekt läuft drei Jahre und befindet sich gerade bei Halbzeit. Noch diesen Herbst soll ein erster Demonstrator präsentiert werden. Doch das Expert*innen-Team denkt schon weiter. Laut Aussage von Projektleiter Max Weeber soll es künftig auch möglich sein, die gewonnenen Batteriebestandteile für einen weiteren Lebenszyklus aufzubereiten und sogar wieder zu einem neuen System zusammenzuführen.


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