Experten des deutschen Engineering-Spezialisten IAV haben ein Batteriekonzept entwickelt, das sich deutlich besser recyceln lässt als bestehende Akkusysteme und nach eigenen Angaben eine erheblich bessere CO2-Bilanz aufweist. Der Clou dabei: Das Konzept ist nicht nur für künftige Fahrzeuge interessant, sondern kann auch in bestehende E-Modelle integriert werden.
Wenig Recycling-News
Mit dem Hochlauf der E-Mobilität richtet sich die Aufmerksamkeit zunehmend auf das Herzstück des Fahrzeugs: die Batterie. Kaum eine Woche vergeht ohne eine Meldung zu technologischen Fortschritten in der Batterieforschung. Im Fokus: Reichweite steigern und Haltbarkeit verlängern. Auffällig selten sind dagegen jedoch Informationen zu Fortschritten im Recycling von Hochvoltbatterien.
Anhebung der Recycling-Ziele
Spezialisten von IAV, einem großen Berliner Engineering-Büro, haben eine Lösung gefunden, mit der ausgediente Akkus ressourcenschonender zerlegt, und ihre wertvollen Materialien effizienter wiederverwertet werden können. Über den gesamten Lebenszyklus einer Batterie betrachtet, können mit dieser Methode bis zu 20 Prozent CO2-Emissionen eingespart werden. Das IAV-Konzept zahlt damit auch auf eine mögliche Modernisierung der europäischen Rechtsvorschriften für Batterien ein. Der Vorschlag der EU-Kommission für eine EU-Batterieverordnung sieht im Rahmen ökologischer Mindestanforderungen eine stufenweise Anhebung der Recyclingziele für bestimmte Rohstoffe in Lithium-Ionen-Batterien bis 2030 vor.
Alu-Gehäuse: Bisher wird viel geschreddert
„Bislang fertigen Hersteller ihre Batterie- und Modulgehäuse überwiegend aus Aluminium mit verschiedenen Legierungen. Für das gesamte Batteriesystem kommen am Ende hunderte Schrauben zum Einsatz, dazu wird viel geklebt und geschweißt“, sagt Michael Clauß, Fachreferent für Batterieentwicklung bei IAV. Gängige Produktionsverfahren und die verwendeten Materialien erschweren jedoch das Zerlegen und damit ein sortenreines Recycling. „Darum werden viele Batterien geschreddert. Wertvolle Materialien und Trägerelemente, die in neuen Batterien verwendet werden könnten, gehen damit verloren“, sagt Clauß.
Stahl statt Aluminium
Kernelement des IAV-Konzepts ist eine neuartige Konstruktion von Modul- und Batteriegehäuse. Diese würden künftig aus recyclingfähigeren Materialien gefertigt und können dank innovativer Verbindungstechniken leichter zusammengefügt und getrennt werden. Damit sinken auch die Kosten für Produktion und Recycling der Peripheren Elemente um bis zu 50 Prozent gegenüber herkömmlichen Batteriesystemen.
Konsequenter Leichtbau
Das IAV Batteriekonzept ersetzt Aluminium durch Stahl. Das Material lässt sich im Recycling-Prozess leichter und mit weniger Energie trennen als Aluminium. Durch konsequenten Leichtbau erhöht sich das Gewicht der Batterie durch die Verwendung von Stahl nur um rund ein bis eineinhalb Prozent und ist damit bezogen auf die Fahrleistung (Performance wie Reichweite) vernachlässigbar.
Neue Verbindungstechniken statt Klebungen
Statt vielfältiger Schraublösungen, Verklebungen und Schweißnähte haben IAV-Ingenieure neue Verbindungstechniken eingeführt. Wo immer möglich, kommen Klick- und Steckverbindungen zum Einsatz. Damit kann die Zahl der Verschraubungen um zwei Drittel reduziert werden, und auch Verklebungen und Verschweißungen lassen sich so signifikant zurückfahren.
«Dank des neuen Aufbaus können Recycler das Batteriesystem leichter und schneller zerlegen. Das Design ist so ausgelegt, dass Roboter große Teile der Arbeit übernehmen können.»
„Der Markt ist riesig“
Mittlerweile arbeitet eine ganze Reihe von StartUps und etablierten Unternehmungen am Thema Akku-Recyclierung: Insbesondere die Firma Duesenfeld im niedersächsischen Wendeburg, deren stellvertretender ProduktionsleiterJulius Schumacher gegenüber dem Nachrichtenportal Zeit Online kürzlich meinte: „Der Markt ist riesig". Es gehe darum, Elektroauto-Akkus zu recyclen und die darin enthaltenen Rohstoffe wie Lithium und Kobalt wieder in den Materialkreislauf einzuführen.
Recyclierung erst nach dem Second Life
Wobei sich die kommerzielle Nutzung deshalb noch eine Zeit lang hinziehen wird, weil schlicht der Rohstoff für die Rohstoff-Wiederverwendung fehlt. Die Lithium-Ionen-Akkus in den E-Autos halten 8 bis zehn Jahre und mehr – und machen auch Kilometerleistungen von 200.000 - 300.000 Kilometer ohne große Einbussen an Reichweiten durch. Aber das ist noch nicht alles: Die sogenannte Second-Life-Nutzung als stationäre Batterie in Gebäuden fängt dann erst an. Es ist also abzusehen, dass der „Rohstoff“ Akku in Europa noch einige Zeit nicht in Massen für die Recyclierung zur Verfügung steht.
Doch Laut einer Studie der Agora Verkehrswende ist der Markt tatsächlich sehr groß. Zwar ist ein zentrales Ergebnis der Studie:
Die Rohstoffe Lithium, Kobalt, Nickel, Grafit und Platin sind für ein schnelles weltweites Wachstum der Elektromobilität ausreichend vorhanden. Die weltweiten Vorkommen übersteigen den prognostizierten Bedarf jeweils deutlich. Dies ist selbst dann der Fall, wenn der Rohstoffbedarf gleichzeitig durch Nachfrage für andere Anwendungsbereiche weiter ansteigt.
Die Autoren rund um das Ökoinstitut prognostizieren, dass bis 2030 zehn Prozent der Rohstoffe für einen Elektroauto-Akku aus dem Recycling stammen dürften. 2050 könnte der Anteil laut der Studie bei 40 Prozent liegen. Na dann mal los.
Studie der Agora Verkehrswende (Ökoinstitut 2017)
Story dazu auf ADAC
Reportage auf efahrer.chip.de
Reportage auf ZEIT online
(hst)
