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Rund 15 Millionen E-Autos sollen bis zum Jahr 2030 auf den Straßen unterwegs sein und einen wertvollen Beitrag zur Energiewende leisten. Angetrieben werden die umweltfreundlichen Fahrzeuge durch Lithium-Ionen-Akkus, die im Schnitt bis zu 10 Jahre oder 160.000 gefahrene Kilometer ihre volle Leistung erbringen sollen. Danach reduziert sich die Reichweite. Auch sind sie nicht vor Schäden gefeit. Es stellt sich daher die Frage, wie die Entsorgung bei E-Auto-Batterien aussieht und welche Möglichkeiten es gibt, einen E-Auto-Akku zu entsorgen oder zu recyceln.
Was sind E-Auto-Batterien?
E-Auto-Batterien sind Energiespeicher, die Elektrofahrzeuge antreiben. Sie speisen den Elektromotor mit ihrer Energie, damit das Fahrzeug fahrtüchtig ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Autobatterien bringen sie größere Kapazitäten mit und sind für wiederholte Ladungen ausgelegt. Der wichtigste Batterietyp in modernen Elektroautos ist die Lithium-Ionen-Batterie, die wegen ihrer hohen Energiedichte, Langlebigkeit und Effizienz bevorzugt eingebaut wird. Sie hat viele Vorteile für E-Autos.
Die Grundlage einer E-Auto-Batterie bildet eine Vielzahl einzelner Batteriezellen, die zu Modulen zusammengefasst und anschließend in einem Batteriepack integriert werden. Jede der Zellen besteht aus mehreren zentralen Komponenten, darunter eine Anode, meist aus Graphit, die während des Ladens Lithium-Ionen speichert, sowie eine Kathode, die typischerweise aus Metalloxiden wie Nickel, Mangan und Kobalt besteht. Diese Materialien beeinflussen die Energiedichte sowie die Haltbarkeit. Zwischen Anode und Kathode befindet sich noch der Elektrolyt, ein flüssiges, gelartiges oder festes Material, das als Medium für den Transport der Lithium-Ionen dient.
Neben den Hauptbestandteilen bestehen E-Auto-Batterien aus speziellen Gehäusen, Kühlsystemen und Steuereinheiten. Diese gewährleisten, dass die E-Auto-Batterie sicher arbeitet, ihre Temperatur reguliert wird und sie effizient mit dem restlichen Fahrzeug kommuniziert. Das Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht dabei wichtige Parameter wie Ladezustand, Temperatur und Spannung.
Lese-Tipp:
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Warum ist es wichtig, E-Auto-Batterien richtig zu entsorgen?
Die zuvor erwähnten Materialien sind einerseits sehr begrenzte Rohstoffe, die nicht selten unter widrigen Umständen gewonnen werden. Andererseits haben sie, wenn ein sinnvolles Elektrofahrzeug-Batterie-Recycling missachtet wird, negative Auswirkungen auf die Umwelt. Das macht es umso wichtiger, nachhaltig mit den Ressourcen umzugehen.
Eine E-Auto-Batterie besteht im Detail aus folgenden Rohstoffen:
- 100 kg Graphit
- 32 kg Nickel
- 11 kg Kobalt
- 10 kg Mangan
- 6 kg Lithium
- Flüssige Elektrolyten
Darüber hinaus ist die Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen wie Lithium oder Kobalt äußerst energieintensiv und erzeugt erhebliche Mengen an Treibhausgasen. Durch die Wiederverwertung der in alten Batterien enthaltenen Materialien kann der Energieaufwand für die Produktion neuer Batterien erheblich gesenkt werden.
Bei der korrekten E-Autobatterie-Entsorgung spielen auch die potenziellen Gefahren eine wichtige Rolle. Lithium-Ionen-Batterien können sich entzünden, wenn sie beschädigt oder falsch gelagert werden. Sie können giftige Dämpfe freisetzen oder eine erhöhte Stromschlaggefahr aufweisen.
In vielen Ländern, insbesondere in der Europäischen Union, gelten strenge Vorschriften zur Entsorgung und Wiederverwertung von E-Auto-Batterien. Eine unsachgemäße Entsorgung einer E-Auto-Batterie kann erhebliche Kosten in Form von Bußgeldern nach sich ziehen.
Gut zu wissen:
Durch das fachgerechte Elektrofahrzeug-Batterie-Recycling können bis zu 95 % des in einer Batterie enthaltenen Kobalts und ein großer Teil des Nickels und Lithiums zurückgewonnen werden, wodurch diese erneut für die Produktion verfügbar sind.
Wie und wo werden E-Auto Batterien entsorgt?
E-Auto-Batterien werden nicht einfach weggeworfen oder im normalen Hausmüll entsorgt. Sie werden durch einen geregelten Prozess wie dem Recycling und der Wiederverwertung in den Produktionskreislauf zugeführt. Die E-Auto-Batterie-Entsorgung setzt sich aus mehreren Schritten zusammen.
Erster Schritt: Sammlung
Wenn eine E-Auto-Batterie das Ende ihrer Lebensdauer im E-Auto erreicht, wird sie an speziellen Sammelstellen, spezialisierten Werkstätten, Werkstoffhöfen oder Recyclingzentren gesammelt. Eine Alternative wäre es, die zu entsorgende E-Auto-Batterie an den Hersteller zurückzugeben, da diese durch gesetzliche Vorgaben verpflichtet sind, ein Rücknahmesystem bereitzustellen. In Europa regelt die EU-Batterierichtlinie, wie Batterien umweltgerecht entsorgt und recycelt werden müssen.
Zweiter Schritt: Prüfung der Zweitnutzung
Nach der Sammlung wird zunächst geprüft, ob die Batterie tatsächlich nicht mehr für den Einsatz im Fahrzeug geeignet ist. In vielen Fällen haben E-Auto-Batterien am Ende ihrer Lebensdauer im Fahrzeug noch etwa 70 bis 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität. Solche Batterien können in einem sogenannten Second-Life-Anwendungsbereich weiter genutzt werden, unter anderem als Energiespeicher für Solaranlagen oder in stationären Energiespeichersystemen.
Wie die Zweitverwertung nach der Entsorgung aussehen kann:
Seit dem Jahr 2017 haben es sich Unternehmen wie BMW, Bosch und Vattenfall in Hamburg im Projekt „Second Life Batteries“ zur Aufgabe gemacht, zu erforschen, wie E-Auto-Batterien nach der Entsorgung flexibel weitergenutzt werden können. Ein Ergebnis ist ein stationärer Stromspeicher, der eingesetzt wird, um Stromnetzschwankungen auszugleichen.
Dritter Schritt: Recycling
Wenn die E-Auto-Batterie endgültig nicht mehr nutzbar ist, wird sie recycelt. Dafür wird sie in spezialisierte Recyclinganlagen gebracht, die die wertvollen Rohstoffe zurückgewinnen:
- Demontage: Die Batterie wird in ihre Einzelteile zerlegt. Das Batteriegehäuse, die Verkabelung und andere Komponenten werden getrennt.
- Mechanische Verarbeitung: Die Batteriezellen werden zerkleinert, um die enthaltenen Materialien freizulegen. Der Prozess erfolgt in einem geschlossenen System, um schädliche Gase zu vermeiden.
- Thermische und chemische Prozesse: Die zerkleinerten Materialien werden weiterverarbeitet, um Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel und Kupfer zurückzugewinnen. Hier kommen Verfahren wie Pyrometallurgie (hohe Temperaturen) oder Hydrometallurgie (chemische Lösungen) zum Einsatz.
- Rohstoffgewinnung: Die zurückgewonnenen Rohstoffe werden gereinigt und aufbereitet, sodass sie wieder in der Herstellung neuer Batterien oder anderer Produkte verwendet werden können.
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Wo geschieht das Recycling?
Das Recycling von E-Auto-Batterien erfolgt in spezialisierten Anlagen, die es mittlerweile in vielen Ländern gibt. Europa hat mehrere führende Recyclinganlagen in Deutschland, Belgien und Frankreich. China und die USA verfügen ebenfalls über große Kapazitäten. Einige bekannte Unternehmen sind ferner auf das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien spezialisiert und arbeiten daran, die Effizienz der Prozesse laufend zu verbessern.
Die nachfolgende Karte zeigt einen Überblick über die Anlagen, die bis 2030 für die E-Auto-Batterie-Entsorgung zur Verfügung stehen sollen.
Akku-Recycling Anlagen in Deutschland
Was passiert mit Lithiumbatterien, wenn sie recycelt werden?
Entscheiden sich Verwerter von Elektrofahrzeug-Batterien für das Recycling, kommen dafür derzeit zwei Verfahren infrage: das thermische Aufschmelzen und das mechanische Schreddern.
Bei Ersterem werden die Batteriezellen eingeschmolzen, sodass sich die Rohstoffe an verschiedenen Schmelzpunkten voneinander trennen lassen. Zurückgewonnen werden so Kobalt, Kupfer, Nickel und Lithium. Andere Stoffe wie Graphit, Elektrolyt und Aluminium gehen allerdings verloren.
Effizienter ist das Schreddern, bei dem der E-Auto-Akku mechanisch zerkleinert und die Rohstoffe sortiert werden. Mit diesem Verfahren ist eine Rückgewinnung von bis zu 96 % möglich.
Gut zu wissen:
Wie das Elektrofahrzeug-Batterie-Recycling am Ende aussieht, bleibt dem Hersteller und der Rücknahmestelle überlassen. Allerdings muss gemäß den überarbeiteten Richtlinien des Batteriegesetzes (BattG) und der neuen Batterieverordnung seit 2023 eine Recyclingquote bei der E-Auto-Batterie-Entsorgung von 90 % angestrebt werden. Neue Batterien müssen mindestens zu 16 % aus recycelten Stoffen bestehen und es gilt, die Haltbarkeit transparent darzustellen.
Lebenszyklus einer E-Auto-Batterie
Die meisten E-Auto-Batterien bringen eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren mit, bevor die Kapazitäten auf eine Leistung von 70 bis 80 % merklich sinken. Das entspricht rund 2.500 Ladezyklen. Aufgrund des erheblichen Verlustes der Reichweite müssen die Akkus ausgetauscht werden. Der Lebenszyklus einer E-Auto-Batterie lässt sich in mehrere Phasen unterteilen, die den gesamten Weg der Batterie von der Rohstoffgewinnung bis zur Wiederverwertung oder Entsorgung umfassen.
Rohstoffgewinnung
Der Lebenszyklus beginnt mit der Gewinnung der notwendigen Rohstoffe, wie Lithium, Kobalt, Nickel, Graphit und Mangan. Die Materialien werden aus Minen weltweit gewonnen, oft in Ländern wie Chile (Lithium), der Demokratischen Republik Kongo (Kobalt) oder Australien (Nickel). Der Abbau verursacht erhebliche Umweltbelastungen, beispielsweise durch den Wasserverbrauch, CO₂-Emissionen und Eingriffe in die lokalen Ökosysteme. Auch soziale Aspekte wie Arbeitsbedingungen und Menschenrechte spielen hier eine zentrale Rolle, was die korrekte E-Auto-Batterie-Entsorgung zusätzlich unterstreicht.
Herstellung
Nach der Rohstoffgewinnung werden die Materialien aufbereitet und zu Batteriezellen verarbeitet. Diese werden dann in Batteriemodule zusammengeführt und schließlich in ein Batteriepack integriert. Die Herstellung erfordert viel Energie, insbesondere bei der Verarbeitung von Lithium und Kobalt.
Nutzung im Elektrofahrzeug
Die Hauptlebensphase der Batterie ist ihre Nutzung im Elektroauto. Abhängig von der Batteriequalität, dem Ladeverhalten und den Betriebsbedingungen kann eine Batterie zwischen 8 und 10 Jahre im Fahrzeug genutzt werden. Während dieser Zeit speichert und liefert die Batterie elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs. Die Leistung der Batterie nimmt im Laufe der Jahre langsam ab, da chemische Prozesse im Inneren der Zellen die Kapazität reduzieren. Dennoch kann eine Batterie, auch wenn sie für den Einsatz im Fahrzeug nicht mehr geeignet ist, oft noch eine Restkapazität von etwa 70–80 % aufweisen.
Zweitnutzung („Second Life“)
Nach ihrer Zeit im Fahrzeug lassen sich noch nutzbare E-Auto-Batterien in anderen Anwendungen weiterverwenden. In der sogenannten Second-Life-Phase wird die Batterie als stationärer Energiespeicher eingesetzt, beispielsweise für Solaranlagen oder zur Stabilisierung von Stromnetzen.
Recycling und Entsorgung
Wenn die Batterie endgültig nicht mehr genutzt werden kann, wird sie dem Recyclingprozess zugeführt. In spezialisierten Anlagen werden E-Auto-Batterien zerlegt und wertvolle Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel und Kupfer zurückgewonnen. Die Materialien können dann für die Herstellung neuer Batterien verwendet werden, wodurch der Bedarf an frisch abgebauten Rohstoffen reduziert wird. Allerdings sind die Recyclingtechnologien noch in der Entwicklung und die Recyclingquote variiert je nach Material und Verfahren.
Falls eine Batterie nicht recycelt werden kann, muss sie umweltgerecht entsorgt werden, da die in ihr enthaltenen Chemikalien und Metalle bei unsachgemäßer Lagerung oder Entsorgung Umwelt und Gesundheit gefährden.
Die Lebensdauer und Nachhaltigkeit von E-Auto-Batterien verbessern sich stetig durch technologische Innovationen. Fortschritte in der Batterieforschung, wie der Einsatz von Feststoffbatterien oder Alternativen zu kritischen Rohstoffen wie Kobalt, optimieren den Lebenszyklus erheblich.
Entsorgung einer E-Auto-Batterie: Kosten
Die Kosten für die E-Auto-Batterie-Entsorgung hängen von mehreren Faktoren ab und lassen sich pauschal nicht beziffern. Kriterien sind unter anderem Modell, Größe, Anzahl, Materialien und Zustand. Allerdings muss sich der E-Autofahrer darüber keine Gedanken machen. Hersteller oder Sammelstellen müssen die Kosten für die Entsorgung der Elektroauto-Batterie tragen und diese damit kostenfrei zurücknehmen. Im Anschluss kümmern sich diese um die fachgerechte Entsorgung oder das Recycling.
Wie werden kaputte E-Auto-Batterien entsorgt?
Kaputte E-Auto-Batterien werden aufgrund ihrer potenziellen Gefahren wie Brand- und Explosionsrisiken streng nach gesetzlichen Vorgaben entsorgt. Zunächst erfolgt eine sichere Lagerung in feuerfesten Containern in zertifizierten Einrichtungen. Den Transport übernehmen spezialisierte Unternehmen, die sich mit den Gefahrengutvorschriften auskennen. Für die Rücknahmen können sich E-Autofahrer auch hier an die Hersteller oder spezielle Recyclinghöfe oder Entsorgungsunternehmen wenden. Genaue Informationen über Sammelstellen lassen sich über den Hersteller oder bei lokalen Entsorgungsstellen einholen.
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