Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
Mengenszenarien von Lithium-Ionen-Batterien für das Recycling und deren Herkunft
Recycling von Lithium-Ionen-Batterien wird in Europa stark zunehmen
Aktuell werden jährlich ungefähr 50 Kilotonnen Altbatterien in Europa recycelt. Die Menge zu recycelnder Batterien wird in den kommenden Jahren kontinuierlich zunehmen – und auch die Herkunft dieser Batterien verändert sich.
Nach Berechnungen des Fraunhofer ISI wird die Menge zu recycelnder Batterien in Europa im Jahr 2030 eine Menge von 420 Kilotonnen (Szenariobreite 200–800 kt) und im Jahr 2040 eine Menge von 2100 Kilotonnen (Szenariobreite 1100–3300 kt) erreichen (Abbildung 1a).
Im Jahr 2020 entstammte der Großteil der Altbatterien noch aus dem Consumer-Bereich, also z. B. aus Mobiltelefonen oder Laptops (Abbildung 1b). Heute kommt der größte Anteil des zu recycelnden Batteriematerials aus Ausschüssen aus der Batterieproduktion. Dieser Trend wird sich in den nächsten Jahren fortsetzen, so dass dieser Bereich mittelfristig die größte Quelle für das Recycling stellen wird.
Erst längerfristig, ab ca. 2035, wenn eine größere Anzahl an Automobil-Batterien ihr Lebensende erreicht haben wird, werden diese »End-of-Life«-Batterien aus dem Pkw-Bereich den größten Anteil stellen.
Rezyklate allein können Ressourcenbedarf für Batterieproduktion nicht decken
Heutige Lithium-Ionen-Batterien enthalten zahlreiche wertvolle und zum Teil kritische Materialien, die ein Recycling besonders attraktiv machen. Dazu gehören Kobalt, Nickel, Lithium, Kupfer und Aluminium. Den mengenmäßig größten Anteil stellen dabei Aluminium, Nickel und Kupfer dar (Abbildung 2a).
Mengenmäßig kleinere Anteile haben Kobalt und Lithium, die aber aufgrund ihrer hohen Preise wertmäßig deutlich ins Gewicht fallen (Abbildung 2b). Gerade der Preis für Lithium und Kobalt hat sich in den vergangenen zwei Jahren enorm erhöht, was dieses Bild verstärkt hat.
Vergleicht man allerdings die Materialmengen, die aus Altbatterien recycelt werden können, mit dem Bedarf an Batteriematerialien für die Zellproduktion – die sich gerade in einer Phase des extremen Markthochlaufs befindet – muss man feststellen, dass die Rezyklate mittelfristig nur einen geringen Anteil an den benötigten Batteriematerialien bereitstellen können.
Im Jahr 2040 könnten unseren Berechnungen zufolge beispielsweise 40 Prozent des Kobalts und mehr als 15 Prozent des Bedarfs an Lithium, Nickel und Kupfer für die Zellproduktion gedeckt werden.
Somit ermöglicht das Batterierecycling mittelfristig, die Abhängigkeit von Batteriematerial-Importen zumindest ein Stück weit zu verringern und langfristig auch einen signifikanten Beitrag zur Bereitstellung der benötigten Materialien zu leisten.
Wie die EU das Batterie-Recycling regulieren möchte
Ausschlaggebend für ein großflächiges Recycling von Batterien ist der Regulierungsrahmen aus der Politik. In der EU hat die EU-Kommission im Jahr 2020 einen Vorschlag für eine Batterie-Verordnung vorgelegt, auf den das EU-Parlament mit zahlreichen Forderungen zu Anpassungen und zum Teil Verschärfungen reagiert hat. Im Dezember 2022 konnten das Europäische Parlament und der Rat nun eine vorläufige politische Einigung erzielen, so dass die Verordnung in den nächsten Jahren in Kraft treten wird.
Diese neue Verordnung sieht die Verpflichtung zum Recycling von Batterien vor. Weiterhin schreibt sie Mindestrecyclingquoten für die einzelnen Batteriematerialien vor, die mit der Zeit weiter verschärft werden. Außerdem werden Mindestwerte für den Einsatz von Rezyklaten in der Produktion neuer Batterien vorgeschrieben.
Neben technischen Verbesserungen wird zukünftig eine große Herausforderung darin bestehen, den Zugriff auf die »End-of-Life«-Batterien zu sichern (inkl. exportierter Gebrauchtwagen), um den Zugang zu Rezyklaten zu gewährleisten. Sammelnetzwerke und die entsprechende Logistik dazu müssen aufgebaut werden.