Wie Chemiekonzerne das E-Auto verbessern wollen

Der Chemieriese BASF wird in Schwarzheide eine Anlage für das Recycling von schwarzer Masse aus Batterien im großtechnischen Maßstab errichten. Mit der Investition stärkt der Konzern den Standort Schwarzheide mit der Produktion von Batteriematerialien und dem Batterierecycling. Schwarzheide sei ideal für den Aufbau von Batterierecycling-Aktivitäten, da es in Mitteleuropa viele Hersteller von Elektroautos und Zellproduzenten gibt. Mit der Investition werden etwa 30 neue Arbeitsplätze in der Produktion geschaffen, die Inbetriebnahme ist für Anfang 2024 geplant.

Die Herstellung von schwarzer Masse steht am Anfang des Recyclingprozesses und basiert auf der mechanischen Behandlung der Batterien. Die so gewonnene schwarze Masse enthält große Mengen der wichtigsten Metalle, die zur Herstellung von Kathodenmaterialien verwendet werden: Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan. Im nächsten Schritt wird die schwarze Masse hydrometallurgisch weiterverarbeitet. BASF plant eine entsprechende großtechnische Anlage Mitte des Jahrzehnts zu errichten.

"Mit der Investition in eine Batterierecyclinganlage für schwarze Masse im großtechnischen Maßstab machen wir den nächsten Schritt, um die gesamte Wertschöpfungskette des Batterierecyclings bei BASF zu etablieren. Dadurch können wir den gesamten Recyclingprozess optimieren und den CO2-Fußabdruck reduzieren", erklärt Peter Schuhmacher, Leiter des Unternehmensbereichs Catalysts bei BASF.

Das Batterierecycling sei ein wichtiger Hebel, um den CO2-Fußabdruck von Elektrofahrzeugen zu reduzieren und ehrgeizige, auf Kreislaufwirtschaft ausgerichtete politische Regulierungen, die im Rahmen der vorgeschlagenen EU-Batterieverordnung erwartet werden, zu erfüllen. Das beinhaltet ein effizientes Recycling von Lithium-Ionen-Batterien mit Zielvorgaben für die Materialrückgewinnung und den Recyclinganteil von Nickel, Kobalt und Lithium in neuen Lithium-Ionen-Batterien, heißt es bei BASF.

Aktivitäten des Konzerns gibt es auch in China. BASF Shanshan Battery Materials (BSBM), ein Joint Venture mit BASF-Mehrheitsbeteiligung in China, erweitert seine Kapazitäten für Batteriematerialien in Changsha (Provinz Hunan) und Shuizuishan (Provinz Ningxia), um die schnell wachsende lokale und globale Nachfrage in der Industrie für Elektroautos zu decken. Mit dem Erweiterungsprojekt wird BSBM eine jährliche Kapazität von 100 Kilotonnen für Kathodenmaterialien erreichen. Die Inbetriebnahme der neuen Produktionslinien wird ab dem vierten Quartal 2022 erfolgen.

Das Produktportfolio beinhaltet Nickel-Kobalt-Manganoxid (NCM)-Kathodenmaterialien mit hohem und sehr hohem Nickelgehalt für polykristalline und einkristalline Kathodenmaterialien sowie manganreiche NCM-Produkte. "Unsere manganhaltigen Produkte weisen im Vergleich zu anderen ternären Kathodenmaterialien ein ausgewogenes Kosten-Nutzen-Verhältnis auf. Sie bieten den Kunden eine höhere Sicherheit bei niedrigeren Metallkosten. Denn Mangan ist das am häufigsten verfügbare Metall verglichen mit Kobalt oder Nickel, die in letzter Zeit erhebliche Preissteigerungen und -schwankungen erlebt haben", sagt Schuhmacher.

Die neuen Anlagen sind mit Technologien zur Energierückgewinnung, einschließlich Abgas-, Abwärme- und Sauerstoffrecycling, ausgestattet. Laut BASF ist es das erste Mal, dass solche Technologien in der Batterieindustrie eingesetzt werden. Mit dem Konzept der Smart Factory für automatisierte, intelligente und nachhaltige Anlagen wurden im Rahmen der Erweiterungsprojekte branchenführende Standards für die Prozessgestaltung, das Management der Produktionsumgebung und die Staubkontrolle eingeführt.

Der Anbieter von Spezial-Chemie Lanxess präsentiert eine neue Großserienanwendung für Kunststoffe in der Elektromobilität. Die technischen Kunststoffe Polyamid 6 und Polyamid 66 sind zwar Materialien mit sehr ähnlichen Eigenschaften, dennoch stehen sie laut Lanxess häufig in Konkurrenz zueinander. Zuletzt habe die angespannte Preissituation bei Polyamid 66 und seine zeitweilig eingeschränkte Verfügbarkeit dazu geführt, dass es selbst in seinen klassischen Anwendungen häufig durch Polyamid 6 substituiert wird. Aber auch Neuentwicklungen von Komponenten, die traditionell aus Polyamid 66 hergestellt worden sind, werden heute immer häufiger direkt in Polyamid 6 umgesetzt.

Ein aktuelles Beispiel dafür ist nach Angaben des Unternehmens die Abdeckung eines Onboard-Batterieladegeräts, das in einem rein elektrisch angetriebenen Kompaktwagen eines deutschen Fahrzeughersteller eingesetzt wird. Sie besteht aus dem mit 50 Gewichtsprozent Kurzglasfasern hochverstärkten Durethan BKV50H3.0 von Lanxess. Hersteller des Systems aus Abdeckung und Ladegerät ist der Zulieferer Leopold Kostal.

Diese Großserienanwendung unterstreiche, dass Polyamid 6-Compounds nicht zwingend hydrolysestabilisiert sein müssen, um in Elektrofahrzeugen in Kühlanwendungen mit Glykol-Wasser-Kühlflüssigkeiten zum Einsatz zu kommen. "Wir gehen davon aus, dass Polyamid 6-Produkte dieser Art künftig vor allem in der Massenfertigung von Abdeckungen und anderen Bauteilen des Thermomanagements von Elektrofahrzeugen einen festen Platz haben werden. Das gilt insbesondere für Anwendungen wie Fluid-Stecker oder Steuergeräte zur Kühlmittelkontrolle", erläutert Bernhard Helbich, technischer Key Account Manager im Geschäftsbereich High Performance Materials von Lanxess.

Die Abdeckung hält im Fahrbetrieb Temperaturen von bis zu 85 Grad Celsius dauerhaft stand, und es werden Berstdrücke von bis zu zehn bar werden. Langzeittests an Probekörpern hätten zudem ergeben, dass die mechanischen Eigenschaften des Compounds in Wasser-Glykol-Gemischen auch nach 1500 Stunden Lagerung bei 110 Grad Celsius und einem Druck von 1,5 bar kaum nachlassen. Damit erfülle das Material die technische Vorschrift eines großen deutschen Autoherstellers für wassergekühlte Bauteile von Elektrofahrzeugen.

Der saudi-arabische Chemie- und Metall-Konzern Sabic hat mit NORYL NHP8000VT3 ein Harz entwickelt, das sich für ultradünne Isolierfolien in Batteriemodulen von E-Fahrzeugen eignet, um den Schutz vor Kurzschlüssen und Brandausbreitung zu verbessern. Das hochleistungsfähige Harz auf der Basis von Polyphenylenether (PPO) erfüllt laut Sabic die Anforderungen von Batterien mit höherer Spannung (600-800 Volt). Das Harz soll die Nachteile herkömmlicher Isolierfolien aus Polycarbonat (PC) und Polypropylen (PP) auszumerzen und zeichnet sich durch höchste Werte bei der Kriechstromfestigkeit aus.

"Der Übergang von standardmäßigen 400-Volt-EV-Batterien zu höheren Spannungen bietet das Potenzial, die Ladezeiten zu verkürzen, die Reichweite zu erhöhen und das Energiemanagement im Fahrzeug zu verbessern", erklärt Joshua Chiaw, Director, Business Management, LNP & NORYL, Specialties bei Sabic. Diese neue Lösung sei das erste thermoformbare Material, das die höchste CTI-Leistungsstufe (Comparative Tracking Index Performance) erreicht und gleichzeitig die strengen Flammschutznormen erfüllt.

Zudem hatte das Unternehmen auf der Battery Show Europe 2022 in Stuttgart erstmals seine strategische Bluehero-Elektrifizierungsinitiative vorgestellt. Dabei will Sabic die Umstellung auf die E-Mobilität unterstützen. Polymermaterialien für die Automobilindustrie und Lösungen für verbesserte Batteriesysteme sind ein erster Schwerpunkt.

Aus dem Datencenter:

Die 100 umsatzstärksten Automobilzulieferer weltweit 2020