Recycling von E-Auto-Batterien: Probleme und Lösungen

Unweigerlich verlieren Elektroauto-Batterien ihre Leistungsfähigkeit über die Dauer und Häufigkeit ihrer Nutzung. Nach der Nutzung im E-Fahrzeug gibt es jedoch Re-Use-Konzepte sowie Recycling-Techniken, um den Batterien ein zweites Leben zu geben oder die Rohstoffe wiederzuverwenden.

Sowohl Re-Use als auch Recycling sind Maßnahmen zur Abfallvermeidung und Ressourcenschonung, aber sie unterscheiden sich in ihrer Herangehensweise.

Während das Recycling die direkte Verarbeitung von verbauten Materialien für neue Produkte betont, konzentriert sich das Re-Use darauf, die Akkus aus E-Autos so lange wie möglich weiterzuverwenden. Re-Use ist also ein Zwischenschritt, bevor E-Auto-Batterien als letzter Schritt zum Recycling kommen.

In diesem Artikel zeigen wir Wege zum Re-Use und Recycling von E-Auto-Batterien auf.

Das Re-Use von E-Auto-Batterien: Ein zweites Leben im stationären Betrieb

Je besser die Automobilindustrie die wert­vollen Rohstoffe aus den Elektroautos wiederverwerten kann, desto umweltschonender fällt die E-Mobilität aus. Die Wiederverwendung (Re-Use) von E-Auto-Batterien bezieht sich darauf, den Akku nach Ausbau aus einem E-Fahrzeug weiterzunutzen. Der Fokus liegt auf der Verlängerung der Lebensdauer des Bestands und der Reduzierung von Abfallprodukten.

Nach 10 Jahren Betrieb haben E-Auto-Batterien immer noch durchschnittlich 70 bis 80 Prozent der Kapazität. Auch wenn diese nicht für Spitzenlasten im Fahrbetrieb reichen, können die Akkus mit einer schonenden Wiederverwendung weitere 10 bis 12 Jahre eingesetzt werden.

Akkus, die nicht mehr leistungsfähig genug sind für den Einsatz im E-Auto, haben weiterhin Wert für den stationären Betrieb. Dadurch verdoppelt sich die gesamte Nutzungsdauer auf bis zu 20 Jahre pro Batterie. Hier zum Beispiel als Ersatz für Diesel-Generatoren, Stromspeicher für erneuerbare Energien oder als Stromlieferanten für Kleinfahrzeuge.

Im stationären Betrieb wird die Batterie weit weniger gestresst als im E-Auto selbst, welches zwischen Beschleunigungs- und Rekuperationsphasen wechselt. Die Batterie wird also gleichmäßiger genutzt, und das Laden sowie Entladen erfolgt nur langsam und ist dadurch deutlich schonender für den Akku.

Als Stromspeicher können Batterien im Sinn der Second-Life-Strategie sowohl privat als auch industriell eingesetzt werden. Das Start-Up Voltfang aus Aachen vertreibt wiederaufbereitete Batterien aus E-Fahrzeugen als stationäre Speicher.

Vor allem in Verbindung mit Photovoltaikanlagen lohnt sich die Kopplung mit einem Heimspeicher wirtschaftlich und ökologisch. So kann ein E-Auto-Akku mit 20 kWh Kapazität mehr Energie speichern, als ein Familienhaushalt in der Regel als Puffer einer Haus-Energieanlage über bspw. Photovoltaik benötigt.

Recycling: Um diese Rohstoffe geht es

Beim Recycling liegt der Fokus darauf, Materialien aus dem Bestand zu gewinnen, zu verarbeiten und in neue Produkte umzuwandeln. Der Fokus liegt auf der Wiedergewinnung von Rohstoffen aus gebrauchten Produkten, um den Ressourcenverbrauch zu reduzieren.

Rohstoffe, die in einem E-Auto-Akku enthalten sind, sind als natürliche Ressourcen begrenzt und viel zu wertvoll, um sie ungenutzt zu lassen. Eine E-Antriebsbatterie enthält im Gehäuse Aluminium, Stahl und Kunststoffe, die Kabel enthalten Kupfer und im Inneren sind Anteile an Lithium, Mangan, Kobalt und Nickel.

Zum Beispiel stecken in einem rund 400 Kilogramm schweren Lithium-Ionen-Akku mit 50 kWh Kapazität laut Volkswagen etwa 8 Kilo Lithium, 12 Kilo Mangan, 9 Kilo Kobalt, 41 Kilo Nickel und 71 Kilo Grafit. Dazu liegen die Anteile an Metallen im Gehäuse bei etwa 22 Kilo Kupfer, 126 Kilo Aluminium sowie 3 Kilo Stahl.

Wie werden Batterien von E-Autos recycelt?

Für eine möglichst hohe Verwertungsquote beim Recycling werden Verfahren in mehreren Schritten angewandt. Als erster Schritt beginnt der Prozess mit der manuellen Demontage eines Batteriesystems. Es folgen das Sortieren der Bestandteile, Schreddern und die thermische Aufschmelzung.

Aktuell ist die thermische Verwertung der gängigste Ansatz für das Recycling einer E-Auto-Batterie. Hierbei werden die geschredderten Akkus eingeschmolzen. Am Ende des Prozesses steht die Materialtrennung der Rohstoffbestandteile. Mithilfe chemischer Reaktio­nen, bei denen die Stoffe in wäss­rigen Lösungen durch Zugabe von Chemikalien herausgelöst werden (Hydrometallurgie), lässt sich die so­genannte Schwarzmasse gewin­nen. Die Schwarzmasse enthält die begehrten Rohstoffe wie Grafit, Mangan, Nickel, Kobalt und Lithium.

Mittlerweile gibt es einige Anlagen, die Lithium-Ionen-Akkus recyceln können, wie von ROTH International oder Engelsmann Technologie. Einige davon sind bereits in Betrieb, andere sind für die kommenden Jahre geplant. Da es in der Masse noch nicht genügend Elektroauto-Batterien gibt, die aktuell zum Recyceln fällig werden, arbeiten diese Anlagen noch in einem kleinen Maßstab.

Durch eine stetig wachsende Nachfrage sowie einen größeren Gebrauchtwagenmarkt und Ersatzteilbedarf ist anzunehmen, dass sich die Kosten-Nutzen-Bilanz stetig verbessern wird.

Welche Firmen bieten das Recycling von E-Auto-Batterien an?

Seit der Marktreife der E-Autos beschäftigen sich Redux Recycling sowie Hydrovolt mit Recycling von E-Auto-Batterien. Weitere Akteure für ein zweites Leben für E-Auto-Batterien sind unter anderem Audi, RWE und BMW.

In Leipzig setzt das BMW-Werk gebrauchte Autobatterien in einem stationären Großspeicher ein. Dieser Großspeicher besteht aus 700 zusammen geschalteten Akkus des BMW i3. Alte und neue Akkus werden dabei gemischt eingesetzt. Hier wird der am Werk von BMW erzeugte Solar- und Windstrom gespeichert und dann für die Produktion genutzt.

Auch die Volkswagen-Tochter Skoda nutzt alte Fahrzeugbatterien für Energiespeicher. E-Auto-Batterien können über Vertragshändler recycelt werden und kommen bevorzugt bei den eigenen Händlern zum Einsatz. Hauptzweck ist die Nutzung als Puffer für Solaranlagen, um bspw. Strom für die Beleuchtung zu speichern. Dafür werden mehrere Batterien genommen und zusammengeschaltet, sodass mit bis 328 kWh auch Schnellladestationen versorgt werden können.

Welche Entwicklung wird das Recycling von E-Auto-Batterien in der Zukunft haben und wie profitiert die Umwelt davon?

Für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft braucht es die Einbettung der E-Auto-Batterien in Recycling-Verfahren. Über Recycling könnten E-Auto-Batterien eine Quelle für Rohstoffe und seltene Erden wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Grafit sein, die generell nur endlich vorhanden sind.

Durch die Weiterverwendung von E-Auto-Batterien als Stromspeicher arbeitet die Verkehrswende Hand in Hand mit der Energiewende. Denn die größte Herausforderung der Energiewende ist die beständige Versorgung mit Energie: Auch wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, wird Strom benötigt. Deshalb braucht es Stromspeicher für erneuerbare Energien, welche die Grundlast decken und Energie für knappe Zeiten speichern.

Somit profitiert die Umwelt vom Recycling von E-Auto-Batterien doppelt: Einerseits fährt ein vollelektrisches Fahrzeug emissionsfrei und andererseits ergibt sich durch das Recycling die Chance auf einen neuen Markt für Stromspeicher.

Je mehr E-Mobilität wächst, desto mehr Recycling-Angebote werden sich auch etablieren. Perspektivisch ist anzunehmen, dass sich der Aufbau der Wertschöpfungskette wegen hoher Investitionskosten in Richtung großer Recycling-Zentren entwickelt.

Recyceltes Material könne demnach im Jahr 2035 bis zu 30 Prozent des Bedarfs an Lithium, Nickel und Kobalt in der Batteriezellenproduktion ausmachen. Die generell steigende Elektrifizierung und die zunehmende Batterieproduktion für E-Autos wird den Recycling-Markt in Europa vorantreiben.