Elektroauto-Akkus: So funktioniert das Recycling

Recycling von Elektroauto-Akkus in Zahlen

• Ein 400 kg schwerer Akku mit 50 kW Kapazität enthält 100 kg Graphit, 11 kg Kobalt und 6 kg Lithium.
• Kobalt und Nickel in Elektroauto-Akkus sind bis zu 95 Prozent recycelbar.
• Elektroauto-Akkus halten im Durchschnitt 1500 bis 2500 Ladezyklen. Das entspricht einer Lebensdauer von acht Jahren.
• Elektroauto-Akkus haben am Ende ihrer Lebenszeit oft noch 70 bis 80 % ihrer Kapazität.

Aus diesen Materialien bestehen Elektroauto-Akkus

Die Hauptbestandteile der meisten Elektroauto-Akkus sind Lithium und Kobalt. Das Kobalt wird dabei für den Pluspol des Akkus verwendet, für den Minuspol kommen Lithium und Grafit zum Einsatz. Ein üblicher Elektroauto-Akku mit 90 Kilowattstunden enthält etwa 13,5 Kilogramm Kobalt und 13,5 Kilogramm Lithium. Ferner enthalten Elektroauto-Akkus Aluminium, Stahl, Mangan und Nickel sowie verschiedene Kunststoffe.

Lithium: das problematische Material

Lithium ist für die Herstellung von Elektronik inzwischen so wichtig, dass es als weißes Gold bezeichnet wird. Der Wert einer Tonne Lithiumkarbonat lag im Januar 2022 bei 47.000 US-Dollar. Bisher wurde Lithium hauptsächlich unter schwierigen Bedingungen in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut.

In der Nähe des Saltonsees in der Colorado-Wüste in Kalifornien fand man im Februar 2022 ein Lithium-Vorkommen, das 40 Prozent des weltweiten Bedarfs nach Lithium decken könnte. Sein Spitzname ist bereits jetzt Lithium Valley.

Der Großteil der Akkus muss vor dem Recycling von Hand demontiert werden

Vor dem Recyclingprozess müssen die Akkus zuerst zerlegt werden, um die Akkuzellen freizulegen. Weil in Elektroautos eine Vielzahl verschiedener Akkutypen verbaut wird, muss die Demontage in vielen Fällen aufwendig per Hand erfolgen. Normen bezüglich des Aufbaus von Elektroauto-Akkus sowie der Menge der enthaltenen Rohstoffe existieren aktuell noch nicht. Erst sobald die Zellen ausgebaut sind, kann der Recyclingvorgang beginnen.

Diese Recyclingverfahren sind aktuell möglich

Grafit in Elektroauto-Akkus zurückgewinnen per Schaumflotation

Das für den Minuspol von Elektroauto-Akkus verwendete Grafit entwickelt sich inzwischen zu einem problematischen Material. Natürliche Grafitvorkommen, die umweltschonend abgebaut werden können, werden inzwischen immer seltener.

Das Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg hat im Sommer 2021 eine neue Methode zum Recycling des in Elektroauto-Akkus enthaltenen Grafits vorgestellt. Das Verfahren nennt sich Schaumflotation und wurde ursprünglich entwickelt, um wertvolle Mineralien aus Gestein zu isolieren. Aktuell kommen 65 Prozent des für die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus benötigten Grafits aus China. Zudem kann Grafit momentan durch thermische Behandlung nicht zurückgewonnen werden und erfordert das Schreddern des Akkus.

Schaumflotation macht sich die wasserabweisende Eigenschaft bestimmter Mineralien zunutze. Hierzu wird die Akkuzelle unter Wasser suspendiert, worauf sich Gasblasen an das Grafit anhaften und dieses an die Wasseroberfläche transportieren. Danach kann das Grafit abgeschöpft werden.

Rohstoffrückgewinnung durch thermische Behandlung

bei thermischer Behandlung werden die Akkuzellen eingeschmolzen. Da die meisten enthaltenen Metalle unterschiedliche Schmelzpunkte besitzen, lassen sie sich bei diesem Verfahren leicht voneinander trennen. Auf diese Weise können Kobalt, Nickel und Kupfer zurückgewonnen werden, in einem weiteren Schritt auch Lithium.

Dieses Verfahren ermöglicht einen Recyclinganteil von durchschnittlich 60 bis 70 Prozent. Kobalt und Nickel sind sogar bis zu 95 Prozent recycelbar. Ein entscheidender Nachteil ist jedoch der hohe Energieverbrauch. Zudem kann durch thermische Behandlung zum gegenwärtigen Zeitpunkt kein Grafit zurückgewonnen werden.

Rohstoffrückgewinnung durch Schreddern des Akkus

Ein weiteres gängiges Verfahren ist das Schreddern von Elektroauto-Akkus: Hierzu werden die Akkuzellen in einem luftdicht abgeriegelten Container maschinell zermahlen. Das Elektrolyt – eine in den Akkus enthaltene leitfähige Flüssigkeit – wird vorher aus den Zellen entfernt. Damit die hoch entzündlichen Materialien nicht entflammen, muss dies in einer Atmosphäre aus Stickstoff geschehen.

Die zerkleinerten Materialien werden danach getrennt und in den Recycling-Kreislauf zurückgeführt. Durch Schreddern können Aluminium und Kupfer zurückgewonnen werden. Dasselbe gilt für Grafit, Lithium, Mangan, Nickel und Kobalt. Insgesamt können durch Schreddern 96 Prozent der enthaltenen Materialien wiederverwertet werden.

Elektroauto-Akkus können ein Second Life haben

Elektroauto-Akkus halten im Durchschnitt 1500 bis 2500 Ladezyklen. Bei den meisten Elektroautos sind das acht bis zehn Jahre. Allerdings ist die Leistung der Elektroauto-Akkus danach nicht komplett verbraucht. Vielmehr liegt die enthaltene Ladung noch bei 70 bis 80 Prozent der Kapazität. Das ermöglicht den Akkus ein zweites Leben in anderen Einsatzgebieten.  

Als Second Life werden ausgediente Elektroauto-Akkus oft als stationäre Energiespeicher verwendet. Das BMW-Werk in Leipzig benutzt etwa einen Stromspeicher aus alten Elektroauto-Akkus, um dort Strom aus vier Windrädern zwischenzulagern. Auch als Speicher von Elektrizität für Photovoltaikanlagen finden aktuell immer mehr ausgediente Elektroauto-Akkus Verwendung.

Beschädigte Akkus als Risikofaktor

Doch Vorsicht: Wird ein Elektroauto-Akku beschädigt – etwa bei einem Unfall –, gilt dieser als hochgradig gefährlicher Sondermüll. Verfahren zum Recycling und vom Second Life von beschädigten Elektroauto-Akkus gibt es zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht.