Disassembly and Its Obstacles: Challenges Facing Remanufacturers of Lithium-Ion Traction Batteries

Titelangaben

Ohnemüller, Gregor ; Beller, Marie ; Rosemann, Bernd ; Döpper, Frank:
Disassembly and Its Obstacles: Challenges Facing Remanufacturers of Lithium-Ion Traction Batteries.
In: Processes. Bd. 13 (2025) Heft 1 . - 123.
ISSN 2227-9717
DOI: https://doi.org/10.3390/pr13010123

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Abstract

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. 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 to non-destructive cell replacement are analyzed for two lithium-ion traction battery systems, to analyze the distinctions between battery electric vehicle (BEV) and plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) battery systems and identify the necessary tools and fundamental procedures required for the effective management of battery systems within the circular economy.

Abstract in weiterer Sprache

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. Der Prozess der Wiederaufbereitung selbst ist die Wiederherstellung eines gebrauchten Produkts in seiner ursprünglichen Qualität 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. Infolgedessen werden Demontagesequenzen aus einer Prioritätsmatrix abgeleitet, ein Demontagegraph erstellt und die Hindernisse für einen zerstörungsfreien Zelltausch für zwei Lithium-Ionen-Traktionsbatteriesysteme analysiert, um die Unterschiede zwischen Batteriesystemen für Elektrofahrzeuge (BEV) und Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV) zu untersuchen und die notwendigen Werkzeuge und die grundlegenden Verfahren für ein effektives Management von Batteriesystemen im Rahmen der Kreislaufwirtschaft zu ermitteln.