Automatisierungsarchitekturen für die Demontage und das Lifecycle-Recycling von E-Fahrzeug-Batterien

Branchenexperten schätzen, dass bis zum Jahr 2030 rund 3 Millionen Tonnen Altbatterien aus Elektrofahrzeugen recycelt werden müssen. Zur Sicherung kritischer Rohstoffe und für den Aufbau einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft benötigt der Fertigungssektor modulare Automatisierungskonzepte, die den gesamten Batterie-Lebenszyklus abdecken – von der ersten Zellproduktion und der Modul- und Packmontage bis zur automatisierten Außerbetriebnahme und Materialtrennung.

Degradationsparameter und Second-Life-Anwendungen
Batteriepacks von Elektrofahrzeugen weisen typischerweise nach 2.000 Lade- und Entladezyklen verminderte Leistungsmerkmale auf, was einer gefahrenen Strecke von rund 300.000 Kilometern über eine Betriebsdauer von 8 bis 10 Jahren entspricht. In diesem Stadium schränkt die verringerte Ladekapazität die Reichweite des Fahrzeugs erheblich ein, was einen wirtschaftlichen Betrieb im Automobilbereich erschwert.

Aufgrund einer Restkapazität von rund 80 Prozent können die Batterien jedoch in sekundäre Infrastrukturen integriert werden, beispielsweise als Teil einer Batterie-Farm oder in stationären Speichersystemen. Nach Ablauf dieses zweiten Lebenszyklus müssen die Einheiten in den Recyclingkreislauf überführt werden, um hochwertige Rohstoffe zurückzugewinnen. Die Umstellung dieser Phase von manueller Arbeit auf automatisierte Prozesse ist unerlässlich, um den Durchsatz zu steigern, die Flexibilität zu erhöhen und das Bedienpersonal zu schützen.

Automatisierte Pack-Demontage und hydrometallurgische Prozesse
Die erste Phase des industriellen Recyclingprozesses erfordert die mechanische Demontage großer Batteriepacks in kleinere Module, einzelne Zellen und andere Komponenten. Festo löst diesen zeitaufwändigen und bislang manuell durchgeführten Engpass durch modulare, mechanische Demontagesysteme. Diese Anlagen kombinieren automatisierte Handhabungseinheiten, spezialisierte Greifersysteme sowie bewährte Komponenten aus dem pneumatischen und elektrischen Automatisierungsportfolio von Festo, um den Rückbau der Packs zu beschleunigen.

Nach der mechanischen Trennung erfordert die Rückgewinnung von Metallen, Kunststoffen und anderen Materialien eine chemische Isolation. Festo bietet hierfür geeignete Produkte der Prozessautomatisierung an, insbesondere für hydrometallurgische Recyclingverfahren. Dazu gehört eine Reihe spezialisierter Prozessventile, die darauf ausgelegt sind, den Durchfluss von gasförmigen, festen oder hochkorrosiven flüssigen Medien während der chemischen Extraktion und Materialklassifizierung sicher zu regeln.

Gigafactory-Infrastruktur und Festkörper-Entwicklung
Die Skalierung des Marktes für Elektromobilität treibt den Bau von Großanlagen, sogenannten Gigafactories, voran. Diese erfordern große Betriebsflächen, günstige Verkehrsanbindungen und eine sichere, nachhaltige Energieversorgung. Da diese massiven Produktionsstätten häufig fernab von urbanen Zentren errichtet werden, stehen Hersteller vor einem strukturellen Mangel an spezialisierten Fachkräften, die für hochautomatisierte Produktionsumgebungen mit hohem Durchsatz ausgebildet sind.

Gleichzeitig bereitet sich die Industrie auf zukünftige Veränderungen in der Batteriechemie vor. Festo beteiligt sich aktiv an Forschungsprojekten zu Fertigungskonzepten für neuartige Festkörperbatterien. Es wird prognostiziert, dass diese noch leistungsstärkeren Speichersysteme die aktuellen Lithium-Ionen-Zellen in den kommenden Jahren ersetzen und bei einer großtechnischen Skalierung modifizierte Automatisierungsarchitekturen erfordern werden.

Technische Fachkräftequalifizierung über Festo Didactic
Um den industriellen Fachkräftemangel im Zusammenhang mit Elektromobilitàt und automatisierter Demontage zu beheben, bietet Festo Didactic zielgerichtete Weiterbildungsprogramme an. Diese technischen Qualifizierungsrahmen bereiten Mitarbeiter durch einen mehrstufigen Ansatz auf hochautomatisierte Umgebungen vor, der praktische Vor-Ort-Schulungen direkt in den Werken beinhaltet.

Zusätzlich unterstützt der Unternehmensbereich den Aufbau schlüsselfertiger, betriebsinterner Lernfabriken für Industrieunternehmen. Diese praxisnahe Ausbildung wird durch skalierbare digitale Lerninhalte ergänzt, die auf der Plattform Festo Learning Experience (Festo LX) jederzeit und ortsunabhängig abgerufen werden können. Dies ermöglicht es Belegschaftsteams, sich in den Bereichen fortschrittliche Automatisierung, Robotik und industrielle Nachhaltigkeit flexibel weiterzubilden.

Redigiert von Maria Brueva, Induportals-Redakteurin – angepasst durch KI.

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