Können EV-Batterien recycelt werden?

Im Jahr 2023 wurde mit 9,5 Millionen verkauften Elektrofahrzeugen (EVs) weltweit ein Rekordwert erreicht (30 % mehr als 2022). Das entspricht etwa 10 % aller weltweit verkauften Neuwagen (2023) und bringt die Gesamtzahl der seit 2013 verkauften Elektrofahrzeuge auf rund 28,27 Millionen – das ist unglaublich!

Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen stellt sich allerdings die Frage, wie nachhaltig ein Elektrofahrzeug noch ist, wenn es ausgemustert werden muss?

In diesem Blog-Artikel befassen wir uns mit dem Recyclingprozess der Lithium-Ionen-Batterie – dem Energiezentrum des Elektrofahrzeugs – und mit der Frage, welche neuen Verfahren wir in den nächsten Jahren erwarten können.

Legen wir los …

Wie hoch ist die aktuelle Lebenserwartung einer EV-Batterie?

Als Elektrofahrzeuge erstmals als Alternative zu Benzinautos in Betracht kamen, wurde die Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Batterien heiß diskutiert. Die Akkus von iPhones waren bekannt dafür, dass sie sich schnell an Leistung verlieren, und man ging davon aus, dass Elektrofahrzeuge diesem Beispiel folgen würden. Es stellte sich jedoch schnell heraus, dass die EV-Batteriekapazität pro Jahr nur um ungefähr 2 % sinkt – und damit wesentlich langsamer als erwartet.

Glücklicherweise bestehen EV-Batterien aus vielen einzelnen Zellen, die bei einem Defekt oft ersetzt oder repariert werden können! Viele Hersteller bieten außerdem Garantien an und versprechen einen Erhalt der EV-Batteriekapazität von 70 % für sieben bis acht Jahre.

Obwohl EV-Batterien regelmäßig verbessert werden, beträgt ihre Lebenserwartung in der Regel immer noch etwa 10 Jahre.

Was also passiert mit der Batterie, wenn ihre Zeit abgelaufen ist?

EV-Batterien dürfen per Gesetz nicht auf Mülldeponien entsorgt werden.  Auch die Verbrennung und Entsorgung ist verboten, sodass es für die Batterie nur eine Möglichkeit gibt: ein zweites Leben!

Obwohl die Batterie nicht mehr in der Lage ist, ein Elektrofahrzeug zu betreiben, verbleiben in der Regel noch etwa 80 % der nutzbaren Ladekapazität in der Batterie, die anderweitig zum Einsatz kommen können.  Am Ende ihrer Nutzungsdauer in einem Elektrofahrzeug erhält jede Batterie eine Effizienzbewertung. Diese bestimmt, ob die Batterie recycelt oder wiederverwendet wird.

Eine für die Wiederverwendung eingestufte EV-Batterie wird in der Regel als sekundärer Energiespeicher eingesetzt, z. B. als Powerbank oder Solarenergiespeicher. Fast alle EV-Hersteller verfolgen individuelle Ansätze für das Recycling ihrer EV-Batterien. Nissan zum Beispiel verwendet seine EV-Batterien für Lieferfahrzeuge in den eigenen Produktionsstätten weiter.

In einem aktuellen Projekt hat Nissan außerdem 280 alte EV-Batteriesätze als Notstromversorgung für die Amsterdam Arena (die Heimstätte des Ajax FC) eingesetzt. Sie nehmen bei geringer Nachfrage erneuerbare Energie auf und speisen sie bei Bedarf wieder ins Netz ein.  Nissans Projekt mit gebrauchten Batteriesätzen zur Speicherung von sauberer, nachhaltiger Energie könnte der Beginn einer besseren Zukunft für das Batterierecycling sein.

Die Wiederverwendung ist die nachhaltigste Art, Batterien zu recyceln – und damit die Nutzung zu maximieren und das Stromnetz zu entlasten. Es gibt jedoch auch beschädigte Batterien, die nicht wiederverwendet werden können.

Was passiert mit Batterien, die nicht wiederverwendbar sind?

Wenn eine EV-Batterie beschädigt ist oder einen endgültigen Leistungsabfall aufweist, können ihre Zellen nicht für ein Second-Life-Projekt verwendet werden. Stattdessen kommen sie in eine Recyclinganlage, in der die Metalle und Mineralien für neue EV-Batterien entnommen werden.

Alte Materialien zu recyceln, statt neue abzubauen, klingt nach einem super Plan, aber dahinter steckt ein komplizierter Prozess:

Zunächst müssen die von Stahl ummantelten und verschweißten Batteriesätze sicher geöffnet werden, um an die Zellen heranzukommen (hierbei gilt besondere Vorsicht, da es zu Bränden oder Explosionen kommen kann, wenn die Zellen beschädigt werden).  Dann gibt es zwei Möglichkeiten, die Materialien zu extrahieren: Zerkleinern und Einschmelzen oder Auflösen in Säure.

Das Zerkleinern und Einschmelzen ist das günstigere Verfahren (und das am häufigsten verwendete), aber keinesfalls das effizienteste – einerseits kommen hierbei fossile Brennstoffe zum Einsatz und andererseits gehen beim Zerkleinern/Schmelzen Materialien verloren. 

Die Verwendung von Säure ist teurer, aber bewahrt einen höheren Rohstoffanteil, verbraucht jedoch viel Energie und erzeugt giftige Gase und Abwässer.  Schätzungsweise werden 2 Millionen Liter Wasser benötigt, um auf diese Weise eine Tonne Lithium zurückzugewinnen.

Keine Panik – es wird besser!

Auch wenn das Recycling von EV-Batterien noch einen weiten Weg vor sich hat, gibt es einige positive Entwicklungen, auf die wir uns freuen können.

Dazu gehören auf jeden Fall Festkörperbatterien, die voraussichtlich die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien um ein Vielfaches übertreffen und ihre optimale Leistung 30 Jahre lang beibehalten!  Obwohl sich Festkörperbatterien noch in der Entwicklung befinden, forschen die großen Hersteller bereits daran.

Einer dieser Batteriehersteller, der die Forschung und Entwicklung im Bereich Festkörperbatterien vorantreibt, ist QuantumScape. Laut QuantumScape haben Festkörperbatterien folgende Vorteile: Sie sind energie- und kosteneffizienter, laden schneller, haben eine längere Lebensdauer und sind sicherer. Trotz all dieser Vorteile geht QuantumScape davon aus, dass die ersten serienreifen Prototypen nicht vor 2025 fertiggestellt werden, und es gibt keine Garantie dafür, wann Festkörperbatterien verbraucherreif sein werden. Aber halte die Augen offen, denn die Zukunft der EV-Batterien steht bereits in den Startlöchern!

Weitere Informationen über Festkörperbatterien findest du in unserem Blog: Wie funktionieren Elektrofahrzeuge?

Darüber hinaus hat Veolia seine erste Recyclinganlage für EV-Batterien im Vereinigten Königreich angekündigt. Das geplante neue Verfahren schützt die Materialien durch chemische Extraktion und reduziert Emissionen und Wasserverbrauch um bis zu 50 %! Die Anlage soll bis 2024 20 % der britischen EV-Batterien durch „Urban Mining“ recyceln können. Veolia stellt außerdem Fachleute für das Batterierecycling bereit, die dafür sorgen, dass die EV-Batterien sicher verpackt, transportiert und recycelt werden.

Alternativ dazu hat Professor Gisele Azimi vom Engineering Laboratory for Strategic Materials der University of Toronto ein nachhaltigeres Recyclingverfahren für EV-Batterien entwickelt.  Diese neue Technologie könnte das Recycling von EV-Batterien revolutionieren und dazu beitragen, die Verfügbarkeit wichtiger Metalle zu sichern.  Bei diesem Verfahren wird die CO₂-Extraktion (Supercritical Fluid Extraction, SFE) zur Metallrückgewinnung eingesetzt, die weniger Chemikalien benötigt und deutlich weniger Sekundärabfälle erzeugt.

„Der Vorteil unserer Methode ist, dass wir Kohlendioxid aus der Luft statt hochgefährlicher Säuren oder Basen als Lösungsmittel verwenden … Kohlendioxid ist reichlich vorhanden, günstig und reaktionsträge, und es ist außerdem leicht zu handhaben, abzusaugen und zu recyceln.“ – Azimi

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