Auf die Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeugs geben Automobilhersteller in der Regel eine Garantie, welche in etwa der durchschnittlichen Nutzungsdauer eines Fahrzeugs entspricht. Diese liegt im Bereich von acht Jahren oder 160.000 km. In der Praxis können die Batterien aber auch eine deutlich längere Lebensdauer aufweisen. Eine erste Indikation dafür geben Fahrzeuge einer Tesla Vermietung in Kalifornien, von denen einige Fahrzeuge einen Kilometerstand von bis zu 800.000 km erreicht haben, ohne erforderlichen Tausch der Batterie.

Second Life

Hat die Batterie nur noch 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität, nach ca. 1.500 bis 2.500 Ladezyklen, ist ihre Leistungsfähigkeit für den Einsatz im Fahrzeug nicht mehr ausreichend. In diesem Zustand ist es jedoch weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll die Lithium-Ionen-Batterien zu entsorgen. Die Batterien können dagegen im stationären Betrieb weiterverwendet werden. Labormessungen haben gezeigt, dass durch das gleichmäßig langsame Laden und Entladen eine Nutzung von bis zu 12 weiteren Jahren möglich ist. Bei durchschnittlicher Beanspruchung müsste eine Antriebsbatterie demnach erst nach etwa 20 Jahren entsorgt werden.

Zur ganzheitlichen Betrachtung des Batterielebenszyklus verfolgen auch viele Automobilhersteller Projekte, die den Antriebsbatterien zu einem „Second Life“ verhelfen:

  • VW plant in diesem Kontext Antriebsbatterien für mobile Ladesäulen nach dem Prinzip einer Powerbank einzusetzen, jeweils mit einer Ladekapazität von 360 kWh. Im autarken Betrieb ermöglicht eine solche Ladesäule das Laden von bis zu 15 Elektrofahrzeugen.
  • Gemeinsam mit Connected Energy verfolgt Renault ein ähnliches Modell. Mit gebrauchten Batterien sollen Schnelladesäulen an Orten zur Verfügung gestellt werden können, an denen ein Hochleistungsanschluss zum Stromnetz sehr teuer wäre. Die Batterien in der Ladesäule können bei geringer Leistung aufgeladen werden und die gespeicherte Energie mit hoher Leistung zum Laden an ein Elektrofahrzeug freigeben.
  • BMW und Bosch haben gemeinsam mit dem Energieunternehmen Vattenfall rund 2.600 Batteriemodule aus mehr als 100 BMW Elektrofahrzeugen zu einem Stromspeicher im Hamburger Hafen zusammengeschaltet. Dieser Stromspeicher hat eine Speicherkapazität von fast drei Megawattstunden, womit ein durchschnittlicher Zwei-Personen-Haushalt sieben Monate lang mit Strom versorgt werden könnte. Eingesetzt wird der Speicher allerdings zum Ausgleich von Schwankungen und Bedarfsspitzen im Primärenergiemarkt. Entsprechend den Anforderungen des Stromnetzes werden die Batterien somit geladen und entladen, wodurch innerhalb weniger Sekunden der benötigte Strom zur Verfügung gestellt werden kann.

Stationäre Großspeicher mit ausgedienten Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen werden auch bereits als Zwischenspeicher für Solar- und Windenergie genutzt. „Second Life“ Projekte machen somit die Verknüpfung zwischen der Verkehrs- und der Energiewende möglich.

Recycling

Liegt die Kapazität einer Batterie unter 30 %, muss diese dem Recycling zugeführt werden. Um die Vielzahl wichtiger und seltener Rohstoffe wiederverwenden zu können, arbeiten Unternehmen weltweit daran entsprechende Recyclingverfahren zu entwickeln. (Mehr zur Rohstoffgewinnung einer Antriebsbatterie lesen Sie hier) Aktuell ist die Anzahl der zu recycelnden Antriebsbatterien von Elektrofahrzeugen allerdings noch sehr gering, weshalb eine Verwertung im zukünftig notwendigen industriellen Maßstab bisher noch nicht möglich ist.

Marktführer des Batterierecyclings ist das belgische Unternehmen Umicore. Das Unternehmen nutzt die bislang verbreitetste Art des Batterierecyclings: die thermische Aufschmelzung. Der Akku wird dabei zunächst verbrannt und anschließend zermahlen. Die Rohstoffe Kobalt, Nickel und Kupfer werden so wiedergewonnen. Lithium, Graphit, Aluminium und der Elektrolyt können allerdings auf diese Weise nicht wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Ein anderes Verfahren hat das deutsche Chemieunternehmen Duesenfeld entwickelt. Die leicht entzündlichen Batterien werden unter Stickstoff geschreddert, bis nur noch zerkleinertes Material und der Elektrolyt übrig bleiben. 96 % aller Batteriebestandteile inklusive der seltenen Rohstoffe werden dadurch recycelt und gehen in die (Re-) Produktion neuer Antriebsbatterien.

Das Frauenhofer Institut für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS) setzt auf elektrohydraulische Zerkleinerung. Bei dem mechanischen Prozess können die Lithium-Ionen-Batterien durch kontrollierte Schockwellen zerlegt werden, wofür nur wenig Energie benötigt wird. Gehäuseteile, Elektrodenfolien, Separatoren und die Aktivmaterialien der Elektroden lassen sich dann mit bestimmten Trennverfahren separieren und wiederverwenden.

Inwiefern langfristig die Herausforderung der nachhaltigen Verwertung der Lithium-Ionen-Batterien erfolgreich gemeistert werden kann, wird sich erst im Laufe der nächsten Jahre zeigen. Automobilhersteller bringen vermehrt Elektrofahrzeuge auf den Markt, es wird in den Ausbau einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur investiert und auch die Akzeptanz für elektrisch angetriebene Fahrzeuge in der Bevölkerung steigt stetig. Ausgediente Antriebsbatterien kommen also von ganz allein auf den Markt, für dessen Second Life oder Recycling die bestehenden Lösungen weiter ausgebaut und innovative Konzepte gefunden werden müssen.