Antriebsbatterien – wertvoll bis zum Schluss

Lithium-Ionen-Akkus in Elektroautos sind Kraftwerke mit viel Power. Wenn nach einigen Jahren die Leistung für die Straße nicht mehr reicht, steht ihnen ein zweites Berufsleben in stationären Speichern bevor. Vollends nachhaltig wird das Akku-Leben zum Schluss – die Wertstoffe in den Zellen lassen sich zur Produktion neuer Batterien nutzen.

Die Produktion einer Lithium-Ionen-Batterie: Im Inneren der Energiespeicher stecken unter anderem kiloweise Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan. Foto: Shutterstock – Fishman64

Denkt man die Nachhaltigkeit der Elektroautos vom Antrieb her, rücken zwangsläufig die verbauten Lithium-Ionen-Akkus in den Fokus. Die Autohersteller werden Antriebsbatterien künftig spätestens nach zehn Jahren ausmustern, weil sie die Anforderungen an Leistungs- und Energiedichte nicht mehr erfüllen. Die Akkus haben dann rund 2.500 Ladezyklen und einen Energieinhalt von rund 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität auf dem Konto. Das ist jede Menge Power und deshalb viel zu schade für den Müll. Tatsächlich lassen sich die Kapazitäten für ein zweites Berufsleben nutzen. Die Akkus können den überschüssigen Strom aus Energiequellen wie Sonne oder Wind speichern und damit Wohnhäuser, Industrieanlagen oder ganze Stadtviertel versorgen. Sie laden und entladen bei diesem Job langsamer als im Elektroauto, was für die Zellen weniger Stress bedeutet. Im günstigen Fall ist ein Akku dadurch noch für fünf bis zehn weitere Dienstjahre gut.

Second Life – neue Chancen in der Energiewende

Manche Autohersteller nutzen die Talente ihrer Traktionsbatterien bereits für neue Geschäftsmodelle. Nissan zum Beispiel beleuchtet das Spielfeld der Johan-Cruyff-Arena in Amsterdam mit Öko-Strom aus einem Speicher mit rund 600 gebrauchten Einheiten seiner elektrischen Flotte. Daimler engagiert sich mit dem Technologieunternehmen The Mobility House in der Energiewende. Die Schwaben haben in Nordrhein-Westfalen zwei stationäre Speicher an den Standorten Lünen und Werdohl-Elverlingsen mit rund 1.000 ausrangierten Akkus bestückt. Eine Nummer größer steigt Renault gerade ein – noch in diesem Jahr wollen die Franzosen im Rahmen des Projekts „Advanced Battery Storage“ rund 2.000 ausgemusterte Akkus ans Netz bringen. Kreative Lösungen für das Second Life finden sich bei Audi und VW. Im Stammwerk Ingolstadt ersetzen gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien aus Testfahrzeugen und Plug-in-Hybriden die Bleiakkus in den Flurförderzeugen. Die Wolfsburger wiederum setzen bei der Serienproduktion einer mobilen Schnellladesäule gebrauchte Batterien als Energiespeicher ein.

Traktionsbatterien – wertvoll auch am Ende

Die letzte Phase der Batterienutzung beginnt mit der stofflichen Verwertung. Ein schneller Job auf dem Schrottplatz kommt dafür allerdings nicht in Frage. „Lithium-Ionen-Akkus im Elektroauto gehören zu den Industriebatterien und rangieren zusammen mit Produkten wie Airbags, Trockeneis und flüssiger Stickstoff in der Gefahrgutklasse neun“, erklärt Andreas Biermann, Entsorgungsexperte bei DEKRA Certification. „Das bedeutet in der Praxis, dass die Akkus aufgrund ihrer Inhaltsstoffe und hohen Energiedichte ein Gefahrenpotenzial aufweisen, das strenge Regeln beim Umgang, Transport und Lagerung nötig macht.“ Das Recycling der Lithium-Ionen-Akkus ist daher eine Aufgabe für Spezialisten.

In Deutschland haben rund ein halbes Dutzend Unternehmen das Know-how und die Technologien, um die Schätze im Inneren der Energiespeicher zu heben. Darin stecken unter anderem kiloweise Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan. Mit der Rückgewinnung dieser chemischen Elemente ließen sich neue Batterien herstellen – einschlägige Studien gehen davon aus, dass ab 2040 der Bedarf an Kobalt bis zu 25 und an Lithium bis zu 45 Prozent aus Rezyklat für Neubatterien gedeckt werden kann. Der Preis für die Wertstoffe ist heute schon heiß – auf dem Rohstoffmarkt sind derzeit für eine Tonne Nickel rund 12.000 Euro, für eine Tonne Kobalt rund 27.000 Euro zu bezahlen.

Zerkleinerung und Extraktion des Elektrolyts: Durch die mechanische Verarbeitung  wird der Elektrolyt von den übrigen Stoffen wie Aluminium und Kupfer getrennt. Foto: Duesenfeld GmbH

Recycling der Lithium-Ionen-Akkus – hohe Quoten sind machbar

Ein Big Player im Recycling-Geschäft ist das belgische Unternehmen Umicore, das mit den Autoherstellern Audi und BMW kooperiert und derzeit die Akkus aus Formel E-Rennwagen verwertet. Umicore kombiniert mehrere technologische Verfahren, bei denen die Batterie erst mechanisch zerkleinert und anschließend in einem in der Nähe von Antwerpen installierten Hochtemperaturofen eingeschmolzen wird. Aus der Schmelze gewinnt Umicore Kobalt, Nickel und Kupfer. Ein vergleichsweise neuer Wettbewerber ist die Duesenfeld GmbH in Wendeburg. Die Niedersachsen schreiben sich eine Produktion mit kleinem CO²-Rucksack auf die Fahne. Herzstück der Anlage ist ein leistungsstarker Schredder, der die Akkumodule in einer geschlossenen und mit Stickstoff angereicherten Atmosphäre in feines Granulat zerkleinert. Die Wertstoffe werden anschließend in einem Säurebad getrennt.

Forscher von der RWTH Aachen gehen davon aus, dass ein Recycling-Verfahren nur dann effizient ist, wenn es Wertstoffe wie Lithium und Kobalt zu mindestens 90 Prozent zurückgewinnt. Solche Quoten sind bei den Entsorgern bereits Realität. Was der Branche allerdings fehlt, ist ein rechtlicher Rahmen. „Bis heute gibt es weder Sammel- noch Recyclingquoten für Lithium-Ionen-Batterien aus industriellen Anwendungen“, weiß DEKRA Experte Andreas Biermann. Gut möglich, dass sich daran bald etwas ändert. Die Europäische Kommission will noch in diesem Jahr einen Vorschlag für einen neuen Rechtsrahmen vorlegen, der die Nachhaltigkeit der Batteriewertschöpfungskette für Elektromobilität verbessert.