Disassembly and its Obstacles : Challenges facing Remanufacturers of Lithium-Ion Traction Batteries

Title data

Ohnemüller, Gregor ; Beller, Marie ; Rosemann, Bernd ; Döpper, Frank:
Disassembly and its Obstacles : Challenges facing Remanufacturers of Lithium-Ion Traction Batteries.
2023
Event: 6th International Conference on Remanufacturing , 27.-29. Juni 2023 , Amsterdam.
(Conference item: Conference , Paper )

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Lithium-ion Batteries are major drivers to decarbonize road traffic and electric power systems. With the rising number of electric vehicles comes an increasing number of lithium-ion batteries reaching their end of use. After their usage, several strategies, e.g., reuse, repurposing, remanufacturing, or material recycling can be applied. In this context, remanufacturing is the favored end of use strategy to enable a new use cycle of lithium-ion batteries and their components, therefore reducing the consumption of natural resources and minimizing associated environmental burdens. The process of remanufacturing itself is the restoration of a used product to at least its original performance by disassembling, cleaning, sorting, reconditioning, and reassembling. Thereby, disassembly as the first step is a decisive process step as it creates the foundation for all further steps in the process chain and significantly determines the economic feasibility of the remanufacturing process. The aim of the disassembly depth is the replacement of individual cells to replace the smallest possible deficient unit and not, as is currently the case, the entire battery module or even the entire battery system. Consequently, disassembly sequences are derived from a priority matrix, a disassembly graph is generated and the obstacles for a non-destructive cell replacement are analyzed for two lithium-ion traction battery systems.

Abstract in another language

Lithium-Ionen-Batterien sind eine wichtige Triebkraft für die Dekarbonisierung des Straßenverkehrs und der Stromversorgungssysteme. Mit der zunehmenden Zahl von Elektrofahrzeugen steigt auch die Zahl der Lithium-Ionen-Batterien, die das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen. Nach ihrer Nutzung können verschiedene Strategien angewandt werden, z. B. Wiederverwendung, Wiederverwendung, Wiederaufbereitung oder Materialrecycling. In diesem Zusammenhang ist die Wiederaufbereitung die bevorzugte End-of-Use-Strategie, um einen neuen Nutzungszyklus für Lithium-Ionen-Batterien und ihre Komponenten zu ermöglichen und so den Verbrauch natürlicher Ressourcen zu reduzieren und die damit verbundenen Umweltbelastungen zu minimieren. Der Prozess der Wiederaufbereitung selbst ist die Wiederherstellung eines gebrauchten Produkts mit mindestens seiner ursprünglichen Leistung durch Zerlegung, Reinigung, Sortierung, Wiederaufbereitung und Wiederzusammenbau. Dabei ist die Demontage als erster Schritt ein entscheidender Prozessschritt, da sie die Grundlage für alle weiteren Schritte in der Prozesskette schafft und maßgeblich die Wirtschaftlichkeit des Remanufacturing-Prozesses bestimmt. Ziel der Demontagetiefe ist der Austausch einzelner Zellen, um die kleinstmögliche defekte Einheit zu ersetzen und nicht, wie derzeit üblich, das gesamte Batteriemodul oder gar das gesamte Batteriesystem. Dazu werden Demontagesequenzen aus einer Prioritätsmatrix abgeleitet, ein Demontagegraph erstellt und die Hindernisse für einen zerstörungsfreien Zelltausch für zwei Lithium-Ionen-Traktionsbatteriesysteme analysiert.