Elektroauto-Akkus: So funktioniert das Recycling

Je nach Zeit und Nutzungsintensität verlieren Lithium-Ionen-Akkus Kapazität. Wertlos sind sie dann aber nicht. Im Second-Life-Einsatz können sie noch viele Jahre ihren Dienst tun – und werden dann fachgerecht recycelt.

• Second Life für Akkus

• Recycling: Um diese Rohstoffe geht's

• Neue Batterieverordnung der EU

Die Autohersteller bringen mehr und mehr Modelle mit akzeptablen Reichweiten auf den Markt. Perspektivisch sind – insbesondere mit der angekündigten Feststoffbatterie – elektrische Reichweiten von 1000 Kilometern erwartbar. Bis 2030, so der Plan der Politik, sollen 15 Millionen Elektroautos auf deutschen Straßen unterwegs sein.

Zu Recht fragen schon heute viele Menschen: Was passiert mit den Akkus, wenn sie ihre Kapazität verlieren und aufgrund der dann eingeschränkten Reichweite ausgetauscht werden. Droht deshalb in einigen Jahren ein massives Entsorgungsproblem? Nein, denn nach einem möglichen Second-Life-Einsatz werden die wertvollen Rohstoffe wiederverwertet.

Second Life im stationären Betrieb 

Akkus, die für den Einsatz im Auto nicht mehr leistungsfähig genug sind, sind keineswegs wertlos. In der Regel haben sie dann nach mehreren Tausend Ladezyklen (je nach Akkutyp und Zellchemie) immer noch einen Energieinhalt von 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Es ist deshalb weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll, sie in diesem Zustand zu entsorgen. Ganz im Gegenteil: Die Akkus können im sogenannten Second Life (zwei

tes Leben) im stationären Betrieb weiterverwendet werden.

Der stationäre Betrieb hat den Vorteil, dass die Batterie weit weniger gestresst wird als im Auto mit seinen stetigen Beschleunigungs- und Rekuperationsphasen. Der stationäre Betrieb verläuft auch deutlich gleichmäßiger, und das Laden sowie Entladen erfolgt nur langsam, also deutlich schonender für die Batterie.

Entsprechende Messreihen von Alterungsprozessen im Labor haben gezeigt, dass das Second Life durchaus noch 10 bis 12 Jahre währen kann. Das heißt: Der Akku eines Elektroautos wird bei durchschnittlicher Beanspruchung erst nach über 20 Jahren ein Fall für die Entsorgung sein.

Wie relevant das "zweite Leben" der Akkus sein kann, zeigt das BMW-Werk in Leipzig. Dort hat BMW im Jahr 2017 einen stationären Speicher errichtet, der aus 700 zusammengeschalteten Akkus des i3 besteht. Alte und neue Akkus werden dabei gemischt eingesetzt. In diesem Großspeicher wird der am Werk von BMW erzeugte Solar- und Windstrom gespeichert und dann für die Produktion genutzt.

Als Stromspeicher für den privaten Haushalt reicht schon ein einziger Akku eines Elektroautos aus. So kann ein Akku mit 20 kWh Kapazität mehr Energie speichern, als in einem Familienhaushalt in der Regel als Puffer einer Hausenergieanlage benötigt wird.

Einer der weltweit größten Batteriespeicher soll bis Ende des Jahres 2025 in Baden-Württemberg stehen. Geplant ist eine Speicherkapazität von 250 Megawatt, die in Batterie-Containern auf einer Fläche von viereinhalb Fußballfeldern installiert wird. In unmittelbarer Nähe eines Umspannwerks. Auftraggeber ist der Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW. Je weiter die Energiewende voranschreitet, desto mehr werden Großspeicher benötigt: Sie können Phasen aus Strommangel (Dunkelflauten) und Stromüberfluss (wind- und sonnenreiche Tage) sozusagen aus dem Stand überbrücken.

Recycling: Um diese Stoffe geht es

Die in einem Akku enthaltenen Rohstoffe sind viel zu wertvoll, um sie ungenutzt zu lassen. Also gilt es, diese Schätze durch Recycling zu heben. 

Eine Antriebsbatterie enthält im Gehäuse zwar sehr viel Aluminium, Stahl und Kunststoffe, im Inneren aber auch Anteile an Lithium, Mangan, Kobalt und Nickel. In einem rund 400 Kilogramm schweren Lithium-Ionen-Akku mit 50 kWh Kapazität stecken laut Volkswagen aktuell etwa

8 Kilo Lithium | 12 Kilo Mangan | 9 Kilo Kobalt | 41 Kilo Nickel | 71 Kilo Grafit

Die Anteile an Metallen im Gehäuse betragen

22 Kilo Kupfer | 126 Kilo Aluminium | 3 Kilo Stahl

Dazu können 37 Kilo Elektrolyt und 21 Kilo Kunststoffe recycelt werden.

Das sind die Prozessschritte beim Recycling

Um beim Recycling eine möglichst hohe Verwertungsquote zu erreichen, werden Verfahren in mehreren Schritten angewandt. Es beginnt mit der manuellen Demontage eines Batteriesystems. Es folgen das Sortieren, Schreddern und die thermische Aufschmelzung. Am Ende des Prozesses steht die Materialtrennung. Ein Großteil der Batteriematerialien kann dadurch gut zurückgewonnen werden. Die Prozessschritte sind zum Teil energieaufwendig und teuer, aber die Kosten-Nutzen-Bilanz wird sich stetig verbessern.

Anlagen, die Lithium-Ionen-Akkus recyceln können, gibt es inzwischen viele. Darunter schon im Betrieb befindliche, aber auch die für die nächsten Jahre geplanten Anlagen. Allerdings können sie noch nicht im zukünftig notwendigen industriellen Maßstab recyceln, weil es noch nicht genügend Elektroauto-Akkus gibt, die zum Recyceln fällig werden. Doch eine möglichst effiziente Rückgewinnung der Materialien ist die Voraussetzung dafür, dass sich der Aufwand ökonomisch und ökologisch bezahlt macht.

Recycling-Anlagen: Kapazitäten bis 2030

Auf der Karte sehen Sie die in Deutschland geplanten oder auch schon in Betrieb befindlichen Anlagen zum Recycling von Batterien. Wenn Sie den Cursor/Finger auf den jeweiligen Standort bewegen, bekommen Sie alle relevanten Informationen, welche Firma mit welcher Kapazität ab welchem Zeitpunkt in der Wiederverwertung geschäftlich aktiv ist.

Insgesamt 90.000 Tonnen an recyceltem Material soll in Deutschland bis 2030 mit diesen Anlagen jährlich verfügbar werden. Neben Kunststoff und Aluminium darunter auch die Batterierohstoffe Kobalt, Lithium und Nickel. In Schweden ist es geplant (hauptsächlich durch den Batteriezellfertiger Northvolt), noch größere Kapazitäten für das Akku-Recycling einzurichten. Europaweit ist – Stand heute – eine Gesamtkapazität von etwa 435.000 Tonnen pro Jahr zu erwarten.

Neue Batterieverordnung der EU

Die neue Batterieverordnung ist am 17. August 2023 in Kraft getreten. Ziel der Verordnung ist es, die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu schützen sowie einen funktionierenden Wirtschaftskreislauf hinsichtlich der Rücknahme von Batterien, des Recyclings von Batterierohstoffen und deren Wiederverwertung zu befördern.

Die Eckpunkte der neuen EU-Batterie-Verordnung lauten:

• Die vorgeschriebene Wiederverwertungsquote für Batterien beträgt nicht mehr 50, sondern 90 Prozent.

• Neu produzierte Batterien müssen einen Mindestanteil von recyceltem Material enthalten. Die Quoten werden angehoben.

• Hersteller müssen Haltbarkeit und Lebensdauer ihrer Produkte genau berechnen und transparent machen.

• Ab 2025 ist der CO₂-Fußabdruck von Batterien anzugeben. Die Grenzwerte werden bis dahin definiert.

• Ab 2027 ist ein Batteriepass (mit QR-Code) vorgeschrieben, der Informationen zur Zusammensetzung und zur Demontage der Batterie enthalten muss.

• Für die Einhaltung dieser Pflichten ist der Erzeuger der jeweiligen Batterie verantwortlich.

Fazit: Recycling heißt Rohstoffe sichern

Da sich der Großteil der Antriebsbatterien aktuell in den Fahrzeugen oder Second-Life-Anwendungen im Einsatz befinden, wird es noch ein wenig dauern, bis große Stückzahlen an ausgedienten Traktionsbatterien ins Recycling gehen. In ein paar Jahren, da sind sich alle Experten einig, wird es nicht nur umweltpolitisch geboten, sondern auch wirtschaftlich vernünftig sein, die Rohstoffe der Akkus bis aufs letzte Gramm zu recyceln. Allein schon deshalb, um sich nicht immer tiefer in möglicherweise fatale Rohstoffabhängigkeiten zu verstricken.