„AutoBatRec2020“: Ausgediente Elektroauto-Akkus intelligent wiederverwerten

Auf der Straße sind Elektroautos bereits heute die deutlich grünere Alternative zu Verbrennern. Berücksichtigt man die aufwändige Produktion der verwendeten Batteriepakete, erfordert ein umweltfreundlicher Betrieb in vielen Fällen jedoch eine hohe Zahl zurückgelegter E-Kilometer. Um die Umweltbilanz zu optimieren, arbeiten Forscher an neuen Recycling-Methoden für Alt-Akkus.

Für die Herstellung der in aktuellen Elektroautos zum Einsatz kommenden Lithium-Ionen-Speicher werden wertvolle Rohstoffe benötigt. In dem von der EU geförderten Forschungsprojekt „Automotive Battery Recycling 2020“ (AutoBatRec2020) wird seit diesem Jahr an ökologischen und ökonomischen Wegen für das effiziente und industriell skalierbare Recycling der Akkus gearbeitet. Die Recyclingkette soll so verbessert werden, dass in möglichst großem Umfang kostbare Rohstoffe zurückzugewonnen und für die europäische Industrie gesichert werden.

Mit dem vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC koordinierten Verbundprojekt soll die gesamte Kette des Batterierecyclings beleuchtet werden – vom Sammeln der Altbatterien über die unterschiedlichen Verfahren, Batterien aufzutrennen, bis hin zur Aufbereitung der Batteriematerialien und zur Wiederverwendung in neuen Batterien. Das erklärte Ziel: „Die einzelnen Verfahren hinsichtlich ihrer Effizienz und Wirtschaftlichkeit sowie ihrer Nachhaltigkeit zu bewerten und durch intelligente Kombination und Weiterentwicklung eine ökonomisch interessante Wertschöpfungskette aufzubauen“.

Sammeln, demontieren & wiederverwenden

Die erste Herausforderung liegt laut den an AutoBatRec2020 beteiligten Forschern in der Sammlung der Altbatterien, die der erwartete Boom von Elektromobilität hervorbringen wird. Für die anfallenden großen Mengen muss eine zuverlässige und ausbaufähige Lösung gefunden werden. Im Fokus des Konsortiums stehen daher neue Sammel- und Transportkonzepte.

Ein besonders wichtiger Baustein für das Recycling ausgedienter Akkus sind den Forschern zufolge automatisierte Demontageverfahren, die im Vergleich zur bisher üblichen händischen Zerlegung großer Batteriesysteme deutlich schneller erfolgen sollen. Auch bei der Rückgewinnung selbst sehen sie verschiedene Optimierungsmöglichkeiten. Neben mechanischen Zerkleinerungsverfahren wie dem Schreddern werden neue Verfahren untersucht – etwa eine elektrohydraulische Zerkleinerung, die in Kombination mit weiter entwickelter Sortiertechnologie eine sortenreine Rückgewinnung von verschiedensten Batteriematerialien ermöglichen soll.

„Darüber hinaus entwickeln wir Konzepte für die Wiederverwendung von ganzen Batteriekomponenten – nicht nur den Materialbestandteilen – z. B. für stationäre Anwendungen, um effiziente und rentable Wertstoffkreisläufe zu ermöglichen“, erklärt Andreas Bittner, Leiter New Business Development des Fraunhofer ISC.

Informationsdefizite beheben

Als weitere große Herausforderung haben die Projektpartner den unterschiedlichen Aufbau, Zustand und Rohstoffgehalt der Batteriesysteme am Markt identifiziert. Da kaum oder keine Informationen darüber vorliegen, berge das Zerlegen Risiken. Auch kompliziere die Vielzahl an Formaten und Zellaufbauten die Automatisierung des Recyclings. Erschwerend komme hinzu, dass zum Teil im Hochvoltbereich gearbeitet wird und es im Falle von beschädigten Batterien zu Kontakt mit brennbaren und gesundheitsschädlichen Bestandteilen kommen kann.

Im Rahmen von AutoBatRec2020 sollen neue, ganzheitliche Konzepte erarbeitet werden, die die Risiken des Batterie-Recyclings identifizieren, reduzieren und möglichst völlig ausschließen. Um die Wiederverwertungsmöglichkeiten in Zukunft noch effizienter ausschöpfen zu können, werden zudem Lösungen für ein intelligentes Design for Recycling erarbeitet.