Elektromobilität

Akku-Recycling: Wo es gut funktioniert – und wo gar nicht

von
Marten Zabel

Das Akku-Recycling bei Elektroautos lohnt sich aktuell weniger als erwartet. Vor allem bei den LFP-Kathoden, die häufig in Elektrobussen verwendet werden.

Nahaufnahme eines Ladesteckers an einem Elektroauto.
Aktuelle Elektroautos verlieren zwar erst nach vielen Jahren an Akku-Kapazität, aber irgendwann sinkt die Reichweite zu stark – dann müssen die Akkus zum Recycling. Foto: Getty Images/iStockphoto

Das erfahren Sie gleich:

  • Was für verschiedenen Batterietypen es für Elektroautos gibt
  • Welche Recyclingmethoden daraus resultieren
  • Warum Akku-Recycling finanziell nach wie vor schwierig ist

Die aktuell gebräuchlichen Lithium-Ionen-Akkus haben eine begrenzte Lebensdauer. Diese ist zwar sehr hoch, frühestens nach acht Jahren soll sie unter 70 bis 80 Prozent sinken. Doch fällt ihre Leistung irgendwann zu weit ab, sinkt die Reichweite von Elektrofahrzeugen unter ein akzeptables Level. Recycling der mit wertvollen Rohstoffen hergestellten Zellen ist gefragt.

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Es gibt verschiedene Ansätze für das Batterie-Recycling, die alle unterschiedlich viel an Umweltbelastungen und Kosten mit sich bringen. Dabei kommt es vor allem auf die chemische Zusammensetzung der Kathode an – und die ist vor allem bei Elektrobussen noch problematisch, zeigt eine neue Studie.

Drei Typen von Fahrzeugbatterie

Die Studie einer Forschungsgruppe von der Carnegie Mellon University hatte das Ziel, die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen von Fahrzeugbatterien am Ende ihres Lebenszyklus auszuwerten. Als Grundlage wurden dabei drei verschiedene Batterietypen genommen:

  • Batterien mit Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC)
  • Batterien mit Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (NCA)
  • Batterien mit Eisenphosphat (LFP)

NMC und NCA werden häufig in elektrischen Pkws verwendet, LFP wird hauptsächlich in Elektrobussen wie etwa beim Marktführer BYD verbaut.

Nahaufnahme einer Batterie ohne Ummantelung, an der ein Arbeiter etwas prüft
Akku-Check: Ein Arbeiter prüft eine Batterie ohne Ummantelung. Foto: Shutterstock / Romaset

Auf drei unterschiedliche Batterietypen kommen in der Studie drei unterschiedliche Recyclingmethoden:

  • Beim pyrometallurgischen Recycling werden die wertvollen Bestandteile des Akkus bei hoher Temperatur getrennt und als Metalllegierung aufgefangen.
  • Beim hydrometallurgischen Recycling wird die Batterie chemisch gelöst und so in ihre wertvollen Rohmaterialien zerlegt.
  • Beim direkten Kathoden-Recycling schließlich wird die Kathode mit neuem Lithium aufgearbeitet und der Akku erhält somit wieder seine ursprüngliche Leistungsfähigkeit.

Die Studie hat die Batterietypen auf dem Papier vom Abbau ihrer Rohstoffe bis zu ihrer Entsorgung oder Wiederaufbereitung mit einer der drei besagten Methoden begleitet. Dabei haben die Forscher geschätzt, wie viele Emissionen dabei aufkamen, wie viel Energie benötigt wurde und was das Ganze im richtigen Leben kosten würde, um einmal vom Rohstoff zur Batterie zum Rohstoff und wieder zur Batterie zu kommen.

LFP-Akku als Sonderfall

Bei allen Recyclingmethoden haben Akkus mit LFP-Kathoden mit zusätzlichen Emissionen vergleichsweise schlecht abgeschnitten. Die Rohstoffe sind nämlich im Abbau effizient zu beschaffen: Damit ist es am Ende umweltfreundlicher, die LFP-Akkus neu herzustellen, als sie zu recyceln. Die Energiebilanz des Recyclings ist nämlich in diesem Fall größer als die beim Bergbau. Entsprechend bleiben neue Busbatterien wohl vorerst besser als recycelte Busbatterien.

Das Recycling von NMC- und NCA-Batterien durch hydrometallurgische Prozesse und Kathodenentfernung ist gegenüber der Neubeschaffung der nötigen Rohstoffe effizienter und verursacht geringere Emissionen. Statistisch signifikant ist der Unterschied allerdings nur bei Zellen in Taschenbauweise und bei der direkten Entfernung der Kathoden.

Bei pyrometallurgischem Recycling sind die Emissionen zwar größer, dafür werden Teile der Rohstoffe anderweitig wiederverwendet als in Batterien: In Europa etwa wird ein Teil der Schlacke aus so verbrannten Batteriezellen zu Zement weiterverarbeitet, einem Baustoff, der immerhin für rund ein Drittel der von Menschen erschaffenen Treibhausgase verantwortlich ist.

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Akku-Reycling: Finanziell problematisch

Finanziell lohnen sich alle Recycling-Methoden derzeit nur sehr bedingt. Ob sich das Ganze rentiert, hängt stark von Schwankungen im Preis der Rohstoffe ab. Kobalt zu recyceln könnte aber die Abhängigkeit von einer Bergbauindustrie verringern, die in Ländern wie dem Kongo drastische Auswirkungen auf die Gesundheit von Umwelt und Bevölkerung hat.

Bis sich das Recycling wirklich lohnt, werden Hersteller von Elektroautos wohl weiter daran arbeiten, den Batterien mit verringerter Leistungsfähigkeit eine Zweitverwendung in stationären Energiespeichern zu verschaffen.

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