BMW i3 2019 (120 Ah) BMW

Recycling von E-Auto-Batterien

Neue Techniken sind nötig

In einem Positionspapier beschreiben Wissenschaftler Herausforderungen und Lösungen beim Batterierecycling von Elektroautos. Hiervon hängt die Zukunft der E-Mobilität entscheidend ab.

Noch steht der stückzahlenmäßige Durchbruch der Elektromobilität in Deutschland bevor, sind die Verkaufszahlen der Stromer gering. Doch mit der weltweit unaufhörlich steigenden Anzahl an ausgelieferten Elektroautos wird auch das Thema Recycling immer drängender. Was sich im Lauf der Jahrzehnte bei herkömmlichen Verbrennern zu einem eingespielten und effektiven Rohstoffkreislauf zwischen Neuwagenproduktion und Altautoverwertung entwickelt hat, ist bei den modernen Stromern noch in weiter Ferne. Denn neben den üblichen Teilen eines Autos bestehen die Stromer schließlich zu einem großen Teil aus ihrem Energiespeicher.

Batterie-Recycling entscheidet über E-Auto-Zukunft

Die Traktionsbatterie eines Audi E-Tron wiegt beispielsweise 700 Kilogramm, mehrere hundert Kilo für die Lithium-Ionen-Batterien sind generell Standard bei modernen E-Autos. Hierin liegt das eigentliche Dilemma, denn die Akkus sind nicht nur extrem teuer, sondern auch komplex aufgebaut und nur äußerst schwer wieder in ihre Einzelbestandteile zu zerlegen. Eine sortenreine Zerlegung ist jedoch Grundvoraussetzung für jedes Recycling.

Tesla Model S GT - Electric GT - 2016
Alternative Antriebe

In einem Positionspapier hat die Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS) nun Fakten, Herausforderungen und Lösungsansätze zusammengefasst, die sich mit dem Thema Batterierecycling beschäftigen. Von einer sinnvollen Lösung dieser Thematik hängt zu einem nicht geringen Teil die Zukunft der Elektromobilität ab, nicht zuletzt weil die in den aktuellen Traktionsbatterien verwendeten Rohstoffe zum Teil sehr teuer und nicht selten unter fragwürdigen Bedingungen gewonnen werden.

So berichtet das Papier davon, dass alleine in den USA bis zum Jahr 2020 bis zu 500 Millionen Lithium-Ionen-Batteriezellen zur Entsorgung anfallen, wobei eine Steigerung auf bis zu 4,5 Milliarden Batteriezellen im Jahr 2030 vorstellbar ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass Fahrzeugakkus mit weniger als 80 Prozent ihrer ursprünglichen Speicherkapazität nicht mehr als Antriebsbatterie verwendet werden und allenfalls in Stationärakkus weiter zum Einsatz kommen können.

Rohstoffabhängigkeit reduzieren

Die Forscher gehen auch auf die kritische Situation bei verschiedenen verwendeten Rohstoffen ein. So werde inzwischen über 40 Prozent des weltweit geförderten Kobalts für die Batterieherstellung verwendet, wobei sich der Preis wegen der hohen Nachfrage binnen zwei Jahren nahezu vervierfacht habe. Derzeit kommen bereits verschiedene Verfahren zum Batterierecycling zum Einsatz: mechanisch durch Zermahlen und Separieren der einzelnen Batteriebestandteile, thermisch durch Aufschmelzen der Batterien zur Rückgewinnung von Kobalt, Nickel und Kupfer sowie das sogenannte hydrometallurgische Recycling mit chemischer Rückgewinnung der Elemente.

Audi E-Tron Quattro
Audi
700 Kilo bringt die Traktionsbatterie des Audi e-Tron auf die Waage – eine echte Recycling-Herausforderung

Die Problematik sehen die Forscher derzeit in den hohen Kosten und der Effizienz dieser Prozesse, die außerdem für künftige Stückzahlen noch nicht leistungsfähig genug sind. Für die weitere Entwicklung des Batterierecyclings haben die Forscher einige Grundvoraussetzungen definiert. Dazu gehört eine umfangreiche Vernetzung aller Akteure vom Hersteller über die Recycler bis hin zu den Kunden des Recyclingprodukts, eine Entwicklung hin zu einheitlichen Batteriedesigns, wodurch sich Recyclingskonzepte effektiver einsetzen lassen und eine durch genormte Bauteile mögliche höhere Automatisierung in der Batterieverwertung.

Das Positionspapier lässt sich im vollen Umfang auf der Seite der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS unter diesem Link abrufen.

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