Ein zweites Leben für Lithium-Ionen-Batterien

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Elektrofahrzeuge sind zentral für eine klimafreundlichere Mobilität. Sie gelten als Schlüsseltechnologie für die Dekarbonisierung des Verkehrssektors, welche eine wesentliche Voraussetzung für das Erreichen der Pariser Klimaziele ist.

Aktuell nimmt der Marktanteil der Elektrofahrzeuge rapide zu: Im Jahr 2020 gab es weltweit 11 Millionen Elektrofahrzeuge. Bis zum Ende des Jahrzehnts könnten es 145 Millionen sein, bis 2040 gar 530 Millionen. Kernstück jedes Elektrofahrzeuges ist die Batterie, welche die Energie für den Antrieb speichert. Dazu werden in der Regel Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Mit der zunehmenden Anzahl Elektrofahrzeuge, die auf den Strassen unterwegs sind, steigt auch die Menge an Batterien, die am Ende der Lebensdauer der Fahrzeuge anfällt und entsorgt, recycelt oder wiederverwendet werden muss. Eine wirtschaftliche und nachhaltige Lösung besteht heute dafür allerdings noch nicht. Für das Jahr 2040 werden in der EU (inklusive Island, Norwegen und Schweiz) aber bereits 5,38 Millionen Batterien am Ende ihrer Nutzungsdauer erwartet.

An dieser Stelle setzt CircuBAT an, ein durch die Innosuisse und 24 Partner finanziertes Forschungsprojekt unter der Gesamtleitung des BFH-Zentrums Energiespeicherung. Aufseiten der Wissenschaft sind neben der Berner Fachhochschule BFH sechs weitere Schweizer Forschungsinstitutionen beteiligt. Ziel des 2022 gestarteten Projektes ist es, in den nächsten vier Jahren ein nachhaltiges, zirkuläres Geschäftsmodell für Lithium-Ionen-Batterien aus der Elektromobilität zu etablieren. Dafür wird in allen Lebensabschnitten von Lithium-Ionen-Batterien nach Lösungen für verbesserte Nachhaltigkeit gesucht, nicht nur im Recycling. So suchen die Forschenden nach neuen Konzepten für den Bau von Batterien, welche Reparaturen einfach möglich machen, sowie nach optimalen Lade- und Entladestrategien. Dadurch soll die Lebensdauer der Batterien in ihrer ersten Anwendung verlängert werden. Aber selbst dann nimmt die Speicherkapazität der Batterie mit der Zeit ab. Da die Anforderungen an die Batterie in einem Elektrofahrzeug im Vergleich zu anderen Anwendungen hoch sind, ist es sinnvoll, gealterte Antriebsbatterien aus Fahrzeugen nicht direkt dem Recycling zuzuführen, sondern sie zum Beispiel als stationäre Energiespeicher in Gebäuden weiterzuverwenden. Dadurch wird der ökologische Fussabdruck der Batterie zusätzlich verkleinert und es wird Speicherkapazität für elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen bereitgestellt. Im Projekt wird deshalb erforscht, wie sich Batterien aus Elektrofahrzeugen am besten in das Stromnetz integrieren lassen und wie ein sicherer sowie effizienter Betrieb gewährleistet werden kann. Schliesslich suchen die Forschenden nach Lösungen für die Demontage (Demanufacturing) der Batterien und die Materialrückgewinnung (Recycling), sodass die Sekundärrohstoffe in grossen Mengen und guter Qualität der Produktion neuer Batterien zugeführt werden können. Neben diesen technischen Fragen untersucht das Projekt auch sozioökonomische Aspekte und prüft, welche Rahmenbedingungen für ganzheitliche Geschäftsmodelle geschaffen werden müssen. CircuBAT leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung der Mobilität in der Schweiz und zur Nutzung von erneuerbaren Energien.