Eine Batterie in einem Elektroauto hat eine Lebensdauer von mehreren Jahren. Danach wird sie irgendwann recycelt. Doch wie funktioniert das eigentlich?
Die heutigen Lithium-Ionen-Akkus in Elektrofahrzeugen halten, je nach Lademethode und Nutzungsintensivtät, irgendwo zwischen fünf und zehn Jahren. Danach liegt die Leistungsfähigkeit bei 80%. Das ist zwar für Elektroautos recht wenig ist, für andere Anwendungen wie etwa für Stromspeicher, aber durchaus noch interessant. Deshalb landen die Akkus nicht direkt nach dem Ausbau aus dem Auto im Recycling, sondern beginnen oft eine neue Lebenshphase, das Second Life.
Doch selbst damit ist irgendwann Schluss. Was passiert dann mit den Batterien aus dem Elektroauto?
Sie werden recycelt.
Warum es sich lohnt, Akkus zu recyceln
Dabei gibt es zwei Methoden, die dafür vorwiegend eingesetzt werden: das hydrometallurgische und das pyrometallurgische Verfahren.
Beim pyrometallurgischen Recycling wird die Batterie bei extrem hohen Temperaturen verbrannt. Beim hydrometallurgischen Verfahren wird die Batterie zunächst zerkleinert, dann werden die Metalle mit Chemikalien gelöst.
Das Recyceln der Akkus ist deshalb interessant, weil die heutigen Lithium-Ionen-Akkus seltene und wichtige Metalle wie Kobalt, Kupfer, Nickel oder Aluminium enthalten. Diese bleiben auch am Ende eines Batterielebens so hochwertig, dass man sie in neuen Akkus verwenden kann. Es lohnt sich also durchaus, die Batterien der Elektroautos zu recyceln.
Tatsächlich sind aber sowohl das pyro- als auch das hydrometallurgische Verfahren mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Besonders interessant sind daher Verfahren, die effizientere Methoden erproben.
Das Smelting von Tesla
Eines der größten Unternehmen in diesem Gebiet ist Umicore, der Recycling-Gigant aus Belgien. Umicore reycelt unter anderem auch die Batterien der Elektrofahrzeuge von Tesla in Europa. Umicore nutzt dafür ein eigenes Smelting-Verfahren, UHT (Ultra High Temperature Smelting). Dabei werden Metalle wie Kobalt und Nickel herausgelöst. Das Kobalt wird anschließend zu Kobalt-Lithium-Oxid umgewandelt, was Umicore angeblich wieder an Batteriehersteller verkaufen kann.
Umicore behauptet, das einzige Restprodukt bei diesem Prozess sei eine Schlacke, die Kalzium-Oxide und Lithium enthalte. Diese Schlacke kann zum Herstellen von Beton genutzt werden.
Das Smelting sei besonders umweltfreundlich, sagt Tesla. Denn: Gewinnt man Kobalt und Nickel durch diese Art von Recycling, spare man dadurch 70% CO2 im Vergleich zur Erstgewinning.
Deutsche Forscher arbeiten an fortschrittlichen Methoden
Doch auch in Deutschland forschen Wissenschaflter nach effizienteren Wegen, um die Batterie aus den Elektroautos zu recyceln. Das Bundesumweltministerium hatte beispielsweise speziell dafür das Großprojekt „LithoRec II“ ins Leben gerufen. Dadurch sollten industrielle Reyclingverfahren für Lithium-Ionen-Batterien gefunden werden.
Eins davon wurde unter anderem mit der TU Braunschweig entwickelt. Hierbei wird im ersten Schritt eine alte Batterie entladen und anschließend auseinandergebaut, um anschließend das Kobalt, Kupfer und das Lithium wiederzuverwerten.
Mit ihrem patentierten Verfahren hat die Universität es geschafft, 75% des Lithium-Ionen-Systems zu recyceln. Normal sind eher 60%. Ein großer Pluspunkt dieses Verfahrens ist es, dass die Forscher dadurch bis zu 95% des Lithiums aus dem Akku wieder verwenden konnten. In anderen Prozessen, wie etwa beim Smelting von Umicore, ist es viel zu aufwändig, das Lithium aufzuarbeiten.
Ein ganz anderer Ansatz wäre es, die Metalle in ihrer synthetischen Verbindung wiedergewinnen zu können. Dann könnten sie 1:1 wieder verwendet werden. An einem solchen elektrohydraulischen Verfahren arbeitet das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung, ISC, in Hanau.
Dabei taucht man die Batterien in eine Flüssigkeit, zum Besispiel Wasser. Schockwellen setzen anschließend elektrische Entladungen frei, die dann über das Wasser an die Teile weitergegeben werden. Das spaltet die Einzelteile beinah ohne Berührung an den Materialgrenzen auf. Das Ergebnis: Eine schonende Trennnung der Komponenten. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Verfahren keine hohen Temperaturen benötigt. Das macht es energieeffizienter.
Höhere Stückzahl könnte Verfahren effizienter machen
Es ist allerdings nicht gesagt, dass in Zukunft sämtliche Elektroautos Lithium-Ionen-Akkus haben werden. Auch andere Metallkombinationen sind denkbar. Das wiederum würde aber jeweils unterschiedliche Recycling-Verfahren erfordern. Je spezieller die Verfahren, desto teurer wird es.
Das ist aber nicht das einzige Problem. Damit das Recyceln insgesamt effizienter wird, braucht es vor allem eins: Mehr Batterien (die natürlich nur von mehr Elektroautos kommen können). Erst die Masse ermöglicht effektivere industrielle Verfahren. Denn theoretisch könnte man auch noch andere Stoffe aus den alten Akkus recyceln, wie etwa die Elektrolyte oder die Anodenbeschichtung. Doch aufgrund der zu geringen Anzahl von Batterien lohnt sich das im Moment wirtschaftlich nicht.
