Wiederaufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien und Staplern

Seit 2016 ist die Lithium-Ionen-Batterie fester Bestandteil des Portfolios der KION Group. Sie ist nachhaltig, kann zwischengeladen werden und hat einen Wirkungsgrad von über 95 Prozent – ein zentraler Baustein für die Intralogistik von morgen. Um noch schneller bessere Batterien und Produkte entwickeln zu können, holte sich die KION Group die Technologie 2020 ins eigene Haus: Mit dem Joint Venture KION Battery Systems (KBS) nahm der weltweit aktive Intralogistik-Konzern die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien für Flurförderzeuge selbst in die Hand. Erst in diesem Jahr wurden die Kapazitäten mit einer zweiten Produktionslinie noch einmal deutlich erweitert. Inzwischen umfasst die Produktionskapazität etwa 30.000 Lithium-Ionen-Batterien pro Jahr. Mit ihrer enormen Lebensdauer und hohen Leistungsfähigkeit können sie auch bei intensivem Mehrschichtbetrieb über Jahre hinweg im Einsatz bleiben.

Die Langlebigkeit der Batteriesysteme sorgt dafür, dass bislang kaum ein Rücklauf stattfindet. Nur langsam kehrt eine kleine Anzahl der Lithium-Ionen-Batterien von den ersten Einsätzen zurück. Diese bisher geringen Stückzahlen halten die KION Group jedoch nicht davon ab, schon jetzt die Lösungen für Morgen vorzubereiten. Langfristig stellt sich nämlich die Frage: Wie soll mit den Energiespeichern am Ende ihrer ursprünglichen Nutzung verfahren werden? Welche Lösungen bieten sich an, um den CO2-Fußabdruck noch weiter zu verringern? Auf der Suche nach Lösungsansätzen betrachtet die KION Group das Thema Nachhaltigkeit von allen Seiten: Denn die Fachleute bei KION sind sich sicher, dass man noch mehr aus den Batterien herausholen kann. Im Rahmen eines Leuchtturmprojekts soll das Potential der Batterien nun vollends ausgeschöpft werden. Das Ziel: die Energiespeicher so lange wie möglich in ihrer Applikation, dem Flurförderzeug, zu nutzen. „Die Leasingverträge laufen in der Regel drei bis fünf Jahre. Je nach Einsatzbedingungen erwarten wir jedoch eine Lebenszeit von mehr als zehn Jahren“, sagt Matthias Bald, Batterie-Experte und Mitarbeiter bei KION ITS EMEA im Bereich Energy Solutions. Die sich im Feld befindenden Batterien haben also ein hohes Wiederverwendungspotential.

Um zu verstehen, wie eine Batterie wiederaufbereitet werden kann, lohnt sich ein Blick in ihr Innenleben: Lithium-Ionen Zellen werden zu Modulen zusammengeschweißt, die wiederum in einem schwarzen, monolithischen Gehäuse unterkommen. Oftmals ist es ausreichend, die Batterien äußerlich optisch aufzubereiten und nur Komponenten wie Dichtungen oder Stecker zu ersetzen. Manchmal jedoch fällt der Wiederaufbereitungsprozess umfassender aus – dann werden einzelne Zellmodule ausgetauscht. „Der konsequent modulare Aufbau der Li-Ion-Batterie erleichtert den Refurbishment-Prozess deutlich. Die Vision der Nachhaltigkeit war von Anfang an Teil des Designkonzepts der Batterie“, schildert Matthias Bald. Das Wiederaufbereitungspotential hierbei sei enorm: „Zwei bis drei Mal soll eine Li-Ion-Batterie zurückkehren, ehe sie nicht mehr in einem Flurförderzeug verbaut werden kann.“ Das heißt konkret: Jede Lithium-Ionen-Batterie soll zwei bis drei solcher Wiederaufbereitungszyklen durchlaufen.

So ermöglicht das Refurbishment ein Re-Use-Konzept, um den Nutzen der Batterie zu maximieren. Bei KION Battery Systems in Karlstein am Main, der Geburtsstätte der Batterie, soll das Battery Refurbishment dann auch durchgeführt werden. Für die Experten stellen sich hierbei einige Fragen: Wie lässt sich die Batterie schnell und kostengünstig bewerten? Wie intensiv wurde die Batterie beim Kunden genutzt? Wo liegen die Schäden? Wie tief reicht der Verschleiß? Und wieviel Kapazität lässt sich aus dem Energiespeicher noch herausholen? Die Batterie wird durchleuchtet und ihre technische Leistungsfähigkeit bestimmt. Anhand dieser Diagnose erfolgt dann ein einfaches oder ganzheitliches Refurbishment. Nach ein paar Tagen ist der Prozess abgeschlossen und die wiederaufbereitete Batterie ist von einer Neuen kaum mehr zu unterscheiden.

Auf der Suche nach einem passenden Versuchsfeld für die wiederaufbereiteten Energiespeicher entschied man sich für den Batteriepool der Linde Material Handling Rental Services GmbH. Beim Miet- und Leasing-Geschäft verbleiben die Li-Ion-Batterien und E-Stapler kontinuierlich im Eigentum der KION Group. Somit ist der Zugriff auf die Batteriesysteme für das Team leicht. Dies liefert den nötigen Rahmen, der es den Experten von KBS ermöglicht, wichtige Erkenntnisse und Erfahrungen hinsichtlich des Refurbishment-Prozesses zu sammeln. Erfahrungen werden gemacht, die sich langfristig auszahlen. Denn der Einsatz der wiederaufbereiteten Batterien soll schon bald deutlich größer dimensioniert werden.

Langfristig sollen die nachhaltigen Kreisläufe, die im Rahmen des Projekts erprobt werden, einen größeren Maßstab annehmen. Und künftig unter anderem dort anknüpfen, wo die KION Group bereits seit Jahren Erfahrungen gesammelt hat: bei der Wiederaufbereitung von Flurförderzeugen. Bei Poznań, Polen, bringt beispielsweise die KION Marke STILL bereits seit 2011 gebrauchte Stapler, Hubwagen und Lagertechnikgeräte wieder annähernd auf den Qualitätsstandard eines Neugeräts. Metallteile werden ausgebeult und neu verschweißt, abgenutzte Reifen ersetzt, Lack neu aufgetragen – ein mit viel Knowhow durchgeführtes, aufwändiges Prozedere. Die Vorteile solcher Gebrauchtstapler für den Kunden liegen auf der Hand: niedrigere Preise, sofortige Verfügbarkeit und hohe Qualität. Ähnliches geschieht in Velké Bílovice, Tschechien, wo die KION Marke Linde MH EMEA in ihrem „Remanufacturing Center“ auf einer Gesamtfläche von 14.800 Quadratmetern jährlich mehr als 5.000 Stapler aufbereitet und auf Kundenwunsch direkt ab Werk mit Zusatzfunktionen (z.B. mit dem Warnsystem Linde Blue Spot) ausstattet – ein echter Mehrwert für die Kunden.

So greift das konzerninterne Wissen ineinander. Geht es nämlich nach Bernd Roth von KION ITS EMEA, muss das Thema Refurbishment ganzheitlich betrachtet werden: „Am Ende soll auch der Gebrauchtstapler mit einer wiederaufbereiteten Batterie ausgestattet werden.“ So würde sich für KION Group der Kreislauf der Nachhaltigkeit schließen: Ein ganzheitliches Refurbishment, das wiederaufbereitete Batterien in Gebrauchtstaplern unterbringt, ist der nächste Schritt, den man für die Batterien vorsieht. Für den Kunden selbst ergeben sich dadurch keinerlei Nachteile – die wiederaufbereiteten Batterien und Flurförderzeuge sind ihren Bedürfnissen und dem jeweiligen Nutzungsrahmen angepasst.

Irgendwann jedoch hat die Batterie das Ende ihrer Lebenszeit erreicht. Was passiert, wenn ein Energiespeicher seine Wiederaufbereitungszyklen durchlaufen hat? Das Thema Recycling beschäftigt die KION Group ebenso wie das Thema Wiederaufbereitung. Mit Hochdruck arbeiten die Forscher und Entwickler daran, die Frage nach dem Schicksal der Zellmaterialien zu beantworten. Erste Ansätze sind vielversprechend. Bis es so weit ist, etabliert die KION Group die notwendigen Prozesse, um den Nutzen der Lithium-Ionen-Batterien zu maximieren und ihre Lebenszyklen zu verlängern. So wird der CO2-Fußabdruck möglichst gering gehalten und die Vision einer nachhaltigen Energieversorgung der Intralogistik rückt näher.