Second Use und Recycling

Mit der wachsenden Bedeutung der Elektromobilität und der Vielzahl weiterer Einsatzmöglichkeiten für wiederaufladbare Batterien steigt die Nachfrage nach längeren Einsatz- bzw. Lebensdauern derartiger Batterien. Einsatz- und Lebensdauer können variieren, je nachdem, um welchen Batterietyp es sich handelt und wie dieser beansprucht wird. Verschiedene Faktoren führen bei wiederaufladbaren Batterien dazu, dass die speicherbare elektrische Energie kontinuierlich abnimmt, und begrenzen ihre Einsatzdauer. Wird ein bestimmter Grenzwert unterschritten, stellt sich aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten die Frage, ob eine Batterie sinnvoll in einer anderen Anwendung weiterverwendet werden kann (Second Use) oder ob der Energieträger der stofflichen Wiederverwertung zugeführt werden soll. Auch gilt es in diesem Zusammenhang, die Umwelteinwirkungen von Batterien über den ganzen Lebenszyklus bzw. den Kohlendioxid-Fußabdruck von Batterien zu untersuchen.

Diese verschiedenen Aspekte von Lithium-Ionen-Batterien adressiert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Themenschwerpunkt „Second Use und Recycling“.

Batterien, die in Elektroautos eingesetzt werden, werden heutzutage ausgetauscht, sobald die gespeicherte elektrische Energie insoweit abnimmt, dass der Verlust der Reichweite der Elektroautos für den Kunden nicht mehr akzeptabel ist. Diese Grenze wird häufig auf 80 Prozent der ursprünglichen Kapazität (Nennkapazität) festgelegt. Danach können diese Batterien aber häufig noch über Jahre anderweitig eingesetzt werden. Beispielsweise ist die Kapazität, die nach der Nutzung im Auto verbleibt, ausreichend für Anforderungen in einigen Transportfahrzeugen. Auch können sie als Strompuffer im Stromversorgungsnetz dienen. Die Zweitverwendung der Energiespeicher wird auch in der deutschen Fachwelt mit den englischen Begriffen Second Use oder Second Life bezeichnet

Mehrheitlich wird diese Zweitnutzung bereits angestrebt. Sie ist jedoch auch mit Aufwand verbunden und stellt die Forschung noch vor große Herausforderungen: Geprüft werden muss etwa, welche der ausgedienten Batterien oder Batteriebestandteile (Module) sich noch für welche Anwendungen eignen. Auch stellt sich die Frage, wie gebrauchte Batterien mit unterschiedlichen „Lebensgeschichten“ am effizientesten in anderen Anwendungen betrieben werden. Hierbei ist es essenziell, den Alterungszustand von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) klassifizieren zu können, sodass eine sichere und ausreichende Funktion des Energiespeichers im Second Use wie in einer mobilen Stromtankstelle oder in einem Batterie-Speicherkraftwerk gewährleistet werden kann.

Batterien enthalten wertvolle Ressourcen und oft Stoffe, welche die Umwelt bei unsachgemäßer Entsorgung gefährden. Neben einem umweltschonenden und ressourceneffizienten Batterierecycling sind flexible Recyclingprozesse wichtig, die für aktuelle aber auch zukünftige Materialien und Produktionstechniken anwendbar sind. Das BMBF fördert deshalb Verbundprojekte, die Prozesse zur mechanischen Zellzerlegung über die Materialtrennung bis zur Materialaufbereitung erforschen. Darüber hinaus werden Verfahren zur wirtschaftlichen Rückgewinnung strategischer Rohstoffe mit dem Ziel einer höheren Recyclingquote und eines besseren Kohlendioxid-Fußabdrucks (bzw. einer besseren Ökobilanz) untersucht. Dafür ist es unter anderem wichtig, aktuell genutzte, energieintensive Prozesse durch niederenergetische Prozesse auszutauschen.