Wie können Lithium-Ionen-Batterien besser recycelt werden?

Bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien entstehen Produktionsabfälle, die bisher in Europa nicht adäquat verwertet werden. Mit steigender Nachfrage durch die anstehende Antriebswende vom Verbrennungs- zu elektrisch betriebenen Motoren und dem Aufbau einer europäischen Zellproduktion in den Gigafactories wird die Menge an Produktionsabfall kurzfristig stark steigen. In dem aktuell begonnenen Projekt „Lösungsbasierte Liberalisierung und Reintegration funktionaler Batteriematerialen aus Produktionsausschüssen der Zellfertigung“, kurz Liberation, widmet sich das Öko-Institut gemeinsam mit Accurec als Projektleitung, CTG GmbH & Co. KG und dem Fraunhofer IVV der Frage, wie das Recycling verbessert werden kann. Das Ziel des Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln und in einer Recyclinganlage zu demonstrieren.

Bisher liegt kein Konzept vor, wie mit diesen Produktionsabfällen, die zum größten Teil aus beschichteten Folien bestehen, umgegangen werden soll. Gerade beim Hochfahren der Batteriezellproduktion fallen durch die notwendige Optimierung die meisten Abfälle an. Später liegen die Abfallmengen im einstelligen Prozentbereich der Gesamtmenge. Dies kann bei einer Batteriezellfabrik mehr als einer Lkw-Ladung am Tag entsprechen. Diese Produktionsabfälle stellen jedoch eine qualitativ sehr wertvolle und unmittelbar zur Verfügung stehende Rohstoffquelle dar und stehen daher in der Recyclingwirtschaft in besonderem Fokus.

Bei der Aufbereitung des Abfalls zur Rückgewinnung von Kobalt, Nickel und Kupfer gehen bisher wichtige Materialen wie Lithium und Graphit verloren. Im Projekt Liberation sollen lösungsmittelbasierte Verfahren entwickelt werden, die die Batteriematerialien zur Wiedernutzung bereitstellen, sogenanntes direktes Recycling. Das Verfahren soll die Aktivmaterialien, die hier in reiner und hoher Qualität vorliegen, von den Batteriefolien lösen. Dabei bleibt ihre Partikelform erhalten. Anschließend können Graphit und Lithium-Metall-Oxide wieder aufbereitet werden und stehen im bestmöglichen Fall erneut der Batterieherstellung zur Verfügung. Dabei entfällt im Erfolgsfall die energieintensive Produktion des Aktivmaterials aus den Rohstoffen. Das Öko-Institut erstellt im laufenden Projekt eine Ökobilanz zu den verschiedenen Verfahren.

Das Projekt ist bis Anfang 2026 geplant und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Programms „Forschung in der Schwerpunktförderung Batteriezellfertigung“ gefördert, Projektträger ist VDI/VDE-IT.