Lithium-Ionen-Akkus: Recycling kleiner Kraftpakete

Der Lithium-Ionen-Akku treibt die Energiewende voran. Als Schlüssel zur Versorgungssicherheit und Elektromobilität ist die Technologie nach der Umstellung auf elektrifizierten Verkehr und grüne Energie unersetzlich.

Dementsprechend stark ist die weltweite Nachfrage nach diesen gestiegen. Mit fortschreitendem Klimaschutz wird sich der Bedarf wohl auch künftig positiv entwickeln – als Antwort darauf steigt auch die Produktion. Dies bedeutet allerdings, dass der Berg an ausrangierten Modellen in Zukunft wachsen wird. Denn in Europa werden trotz der darin verbauten Rohstoffe noch immer zu wenige Lithium-Ionen-Akkus recycelt. Nun soll sich daran etwas ändern, damit die Akku-Technologie nicht irgendwann der Umwelt schadet.

Elektromobilität: Wie sie das Recycling von Lithium-Ionen-Akkus verändert

Im Vergleich zu anderen Akkus bieten Lithium-Ionen-Modelle dank ihres speziellen Aufbaus zahlreiche Vorteile. Zu den wichtigsten davon gehört – neben einem hervorragenden Ladewirkungsgrad, der hohen Energiedichte und der bemerkenswerten Hochstromfähigkeit – die vergleichsweise hohe Anzahl an Ladezyklen. Irgendwann hat jedoch auch der beste Akku sein Lebensende erreicht. Obwohl sie sehr beständig sind, erreichen wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien nach etwa zehn bis 15 Jahren und ungefähr 4.000 Ladezyklen ihre Kapazitätsgrenze. Bei Elektroautos passiert dies meist nach 160.000 gefahrenen Kilometern. Im Anschluss daran haben die Akkus nur noch einen rund 70-prozentigen Energiegehalt. Bei E-Autos reduziert sich dadurch die Reichweite. Innerhalb der EU regelt die Batterierichtlinie 2006 / 66 / EC, was mit ausrangierten Akkus passiert. Batteriehersteller sind demnach zur Rücknahme verpflichtet, wobei sie für die Kosten des Sammel- und Aufbereitungs-Systems aufkommen müssen. Allerdings gibt es wegen des Umbruchs in der Automobilbranche mittlerweile eine Erweiterung des Batteriegesetzes.

Von Mangan bis Kobalt: Welche Rohstoffe in den Lithium-Ionen-Akkus von E-Autos stecken

Laut der erweiterten Batterierichtlinie sollen die Verwertungsquoten für Kobalt, Nickel und Kupfer aus alten Lithium-Ionen-Akkus angesichts dessen im Jahr 2025 auf mindestens 90 Prozent steigen, ab 2030 auf mindestens 95 Prozent. In Relation dazu liegt die derzeitige Verwertungsquote bei lediglich 50 Prozent. Insgesamt sind in den 400-Kilo-Akkus von Elektroautos Rohstoffe enthalten wie:

- mehr als 100 Kilogramm Aluminium

- etwa acht Kilogramm Lithium

- rund elf Kilogramm Mangan

- zwischen zehn und 40 Kilogramm Nickel

- rund 70 Kilogramm Grafit

- etwa 20 Kilogramm Kupfer

- etwa zehn Kilogramm Kobalt

- einige Kilogramm Stahl

Batterierecycling: Welche Methoden angewandt werden

Batterierecycling ist ein höchst aufwändiges Verfahren, das an die wiederaufbereiteten Rohstoffe hohe Reinheitsanforderungen stellt. Derzeit forschen zahlreiche Wissenschaftler an einfacheren Recyclingmöglichkeiten für Akkus und Batterien. In der Praxis werden jedoch noch bloss die beiden altbewährten Recyclingmethoden angewandt.

- Aufschmelzen, bei dem die Batteriezellen eingeschmolzen werden. Die Bestandteile werden dabei an ihren unterschiedlichen Siedepunkten voneinander getrennt. Kobalt und Nickel erreichen durch dieses Verfahren einen Recyclinganteil von 95 Prozent, wobei sich Graphit und Aluminium auf diese Weise nicht wiedergewinnen lassen. Wegen der entstehenden Giftgase und der Einlagerungsnotwendigkeit im Hinblick auf die eingeschmolzenen Reststoffe gibt es an der Methode viel Kritik.

- Schreddern, bei dem der Akku entladen, geschreddert und durch Siebe sowie Magnete in seine Einzelbestandteile getrennt wird. In Reinform lassen sich so Aluminium und Kupfer gewinnen, wobei die Recyclingquote insgesamt bei maximal 96 Prozent liegt. Anders als beim Aufschmelzen bleiben bei dem Verfahren keine giftigen Reststoffe übrig.