Recycling von Elektroauto-Batterien

Bild: Kernkomponente für eine neue Ära – das Batteriesystem Die Bestandteile des MEB-Batteriesystems des VW ID3. Bild: Volkswagen AG

Um die strengen CO2-Grenzwerte zu erfüllen, müssen die Automobilhersteller neue Wege gehen. Elektromobilität ist das Zauberwort. Damit verbunden ist die Lithium-Ionen-Batterie, welche die Energie im Fahrzeug zur Verfügung stellt. In naher Zukunft wird es praktisch kein Auto ohne Li-ion-Batterie geben: Mild-Hybrid-Fahrzeuge mit 48-Volt-Batterie, Hybrid und Plug-in-Hybrid mit 400 Volt, Elektrofahrzeuge mit bis zu 800 Volt und einem Gewicht von 400 bis 600 kg.

Weshalb eigentlich Li-ion-Batterien? Diese Batterien haben eine relativ hohe Energiedichte und eine Zellspannung von 3,7 Volt. Sie bestehen bei Weitem nicht nur aus Lithium, sondern beinhalten weitere wertvolle Rohstoffe, deren Rückgewinnung sich lohnt. Eine 400-kg-Batterie mit NMC-622-Zellen enthält nebst beträchtlichen Mengen Stahl und Aluminium 50 kg Graphit (Kohlenstoff), 33 kg Elektrolyt, 30 kg Kupfer, 30 kg Nickel, 10 kg Mangan, 10 kg Kobalt und 7 kg Lithium.

Aufbau einer Li-ion-Batterie:

Heute verwenden die meisten Autohersteller Pouchzellen. Darin sind die Elektroden zu Paketen aufeinandergeschichtet. Zellen werden zu Modulen zusammengebaut, Module zu Batteriepacks. Dazu kommen die Elektronik für die Überwachung der Zellen und Module, der Hochvolt-Anschluss mit der Absicherung sowie Heiz- und Kühlsysteme.

Zweitnutzung

Im Durchschnitt geben die Autohersteller 8 Jahre oder 160 000 km Garantie auf eine Restkapazität von 70 bis 80 % der ursprünglichen Batteriekapazität. Die Kapazität wird beeinflusst von der Anzahl Ladezyklen und dem Alter. Erfahrungen zeigen, dass unter normalen Umständen eine Batterie so lange hält wie das Auto selber. Mit einer Restkapazität von 70 % hat die Batterie noch nicht ausgedient. Es gibt weltweit zahlreiche Projekte und Anlagen für eine Zweitnutzung – das sogenannte Second-life – im Bereich der stationären Energiespeicherung. Zum Beispiel für die Speicherung von überschüssigem Strom aus Photovoltaikanlagen und Windturbinen oder zur Stabilisierung des Stromnetzes.

Recycling

Ist die Batterie definitiv an ihrem Lebensende angekommen, erfolgen Ausbau, Entladung und Zerlegung. Die Automobilimporteure sind zusammen mit der Stiftung Auto Recycling Schweiz und der EMPA daran, die Grundlagen für die künftige kostenlose Rücknahme und Verwertung zu erarbeiten. Hohe Kosten verursachen Ausbau und Transport. Für die Verwertung der Batteriezellen mit den wertvollen Rohstoffen stehen im Ausland bereits einige Firmen mit pyro- und hydrometallurgischen Prozessen bereit. Nur fehlt gegenwärtig noch der Input, denn die Batterien halten länger als anfänglich gedacht. In ein paar Jahrzehnten werden die zurückgewonnenen Sekundärrohstoffe die Primärrohstoffe ersetzen. So schliesst sich der Stoffkreislauf.

Die einzige Batterierecyclingfirma in der Schweiz, Batrec Industries AG, Wimmis, verwertet bereits heute defekte und kritische Batterien und Module.

Wie funktioniert eine Lithium-Batterie?

Stiftung Auto Recycling Schweiz

Die Vereinigung Schweizer Automobil-Importeure auto-schweiz leistet freiwillige Beiträge an die 1992 gegründete Stiftung Auto Recycling Schweiz. Ziel und Zweck ist die Förderung der umweltgerechten Entsorgung von Motorfahrzeugen. Die Stiftung unterstützt in diesem Sinne die Autoverwertung mit Entsorgungsbeiträgen für die Verwertung der Shredderleichtfraktion und fördert das Schliessen von Stoffkreisläufen.

Im Stiftungsrat sind vertreten: