Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen in der Kreislaufwirtschaft

Bewertung von Verwertungsmöglichkeiten und Anforderungen an ein Labelingsystem

• Merle Zorn
• Prof. Dr.-Ing. Sabine Flamme
• Sigrid Hams

Alternative Antriebssysteme wie Elektrofahrzeuge rücken immer mehr in den Fokus. Allein in Deutschland sollen laut Bundesregierung zum Erreichen der Klimaziele bis 2030 ca. 7–10 Mio. Elektrofahrzeuge, i. d. R. angetrieben durch Lithium-Ionen-Batterien, genutzt werden. Zukünftig ist daher mit einem steigenden Aufkommen an End-of-Life- Batterien zu rechnen, für die ein ressourcenschonendes und effizientes Recycling erforderlich ist. Die Designvielfalt der Batteriepacks sowie der Einsatz verschiedener Kathodenmaterialien, wie Nickel-Mangan-Kobalt oder Lithium-Eisen-Phosphat, stellen hierbei große Herausforderungen dar. Eine Angabe der Kathodenmaterialien auf der Batterie ist bislang nicht gesetzlich vorgeschrieben. Mit der durch das EU-Parlament verabschiedeten Batterieverordnung sind neben Recyclingraten für bestimmte Metalle (z. B. Li) auch ein Batteriepass mit Informationen zum Batteriesystem und eine Kennzeichnung von kritischen Rohstoffen auf den Batterien geplant. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Zusammensetzung und das Recycling von Batteriesystemen. Anhand von drei Varianten wird gezeigt, dass eine mechanische Aufbereitung der Batterien im Vergleich zu einem direkten Einsatz in einer Pyrometallurgie hinsichtlich ökologischer und ökonomischer Aspekte zu bevorzugen ist. Neben Informationen zur Demontage ist auch die Angabe der Kathodenchemie in einem Label für ein hochwertiges Recycling unerlässlich und mit dem geplanten Batteriepass abgedeckt.

Alternative drive systems such as electric vehicles are increasingly coming into focus. In Germany alone, according the German government approx. 7–10 million electric vehicles powered by lithium-ion batteries are to be used by 2030 in order to achieve the climate targets. This will also result in an increasing volume of end-of-life batteries in the future, so resource saving and efficient recycling are necessary. The variety of battery pack designs and the use of different cathode materials, such as nickel-manganese-cobalt or lithium-iron-phosphate, complicate this. A specification of the cathode materials on the battery has not yet been prescribed by law. The battery regulation passed by the EU Parliament provides for recycling rates for certain metals (e. g. Li), a battery passport with information on the battery system and a labeling of critical raw materials on the batteries are planned. In this journal article, an overview of the composition and recycling processes of battery system is presented. Based on three variants, it is shown that mechanical processing of the batteries is preferable to direct use in a pyrometallurgical plant in terms of ecological and economic aspects. In addition to information on dismantling, the specification of the cathode chemistry in a label is also essential for high quality recycling and is covered by the planned battery passport.