Herausforderungen beim Zerlegen von Batterien
Bild 1. Modularität von Batteriesystemen – von der Zelle über das Pack zum System. (Quelle: Phoenix Contact)
Bild 2. Batterie-Packs aus Elektrofahrzeugen in der Entladung, die im Vorfeld der Demontage stattfindet. Im Vordergrund sind die einzelnen komplett verschweißten Batteriemodule zu erkennen. (Quelle: Duesenfeld GmbH, Foto: Wolfram Schroll)
Um ein defektes oder in seiner Leistungsfähigkeit eingeschränktes Batteriesystem reparieren oder aufarbeiten zu können, muss man es zerlegen. Der beschriebene Aufbau ermöglicht dies mit vertretbarem Aufwand bis auf die Ebene der Batterie-Packs, bei geeigneter Konstruktion auch noch bis zu den Batteriemodulen – siehe Bild 2. Will man jedoch einzelne Zellen austauschen, ist dies üblicherweise nicht zerstörungsfrei möglich, der Grund: Die Batteriezellen sind häufig miteinander verklebt oder in einem starren, nicht zerlegbaren Käfig verpresst. Lösungsansätze hierfür sind maßgeblich mechanischer Natur und relativ naheliegend. Die elektrische Verbindung der einzelnen Batteriezellen miteinander und mit den Stromsammelschienen jedoch ist typischerweise mittels Schweißverbindungen realisiert. Ein zerstörungsfreies Herauslösen einzelner Zellen ist somit nicht möglich.
Wirtschaftliches Recycling von Batterien
Am Ende des Lebenszyklus einer Batterie steht das Recycling. Die EU-Batterieverordnung fordert, dass bis 2031 für die stoffliche Verwertung von Kobalt, Kupfer und Nickel mindestens 95 % erreicht werden. Die Vorgabe für Lithium beträgt 80 %. Technisch lässt sich das erreichen, aber der Prozess ist heute erst für wenige Marktteilnehmer wirtschaftlich. Ein wesentlicher Grund dafür ist, dass die Batterie-Packs von Hand zerlegt werden müssen, was deutlich höhere Kosten verursacht als ein automatisierter Prozess.
Darüber hinaus werden spätestens die Batteriemodule nicht mehr weiter zerlegt, sondern als Ganzes geschreddert und zu feinem Pulver zerrieben (Bild 3). Die chemischen Komponenten der Zellen werden dann in den meisten Fällen mittels energieaufwändiger Prozesse aus diesem Pulver zurückgewonnen.
Alternativ könnte man auch eine Batteriezelle noch weiter zerlegen, Anoden- und Katoden-Material sowie Separator und Elektrolyt trennen und die Materialeffizienz mit weniger energetischem Aufwand deutlich erhöhen.
Auch hier würde ein vereinfachtes und vor allem automatisierbares Zerlegen der Batterie bis auf Zellebene einen klaren Vorteil bedeuten.