Neue Studie zeigt: Recyclingindustrie muss Kapazitäten massiv ausbauen und mit größerer Batterie-Vielfalt umgehen

Vor dem Hintergrund zunehmender Elektromobilität steht die Batterie-Recyclingindustrie vor einer doppelten Herausforderung. Sie muss nicht nur ihre Kapazitäten in den kommenden Jahren massiv ausbauen, sondern auch damit umgehen, dass die Komplexität der zurücklaufenden Batterien erheblich steigt. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie eines Forschungsteams der Universität Münster, der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB sowie von Volkswagen und Porsche Consulting. Die Arbeit, die in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht wurde, analysiert, wie sich unterschiedliche Batterietypen, Zellformate, Systemdesigns und Rücklaufströme auf Recyclingprozesse und deren Wirtschaftlichkeit auswirken.

Die Autoren erwarten, dass insbesondere ab 2030 eine starke Steigerung der Recyclingkapazitäten erforderlich sein wird. Treiber sind der Ausbau europäischer Gigafactories, die zunehmende Zahl von mit Batterien angetriebenen Fahrzeugen sowie regulatorische Vorgaben zur Rückführung und Verwertung von Batterien. Während heutige Recyclingströme überwiegend aus Produktionsausschuss der momentan gängigen Batterietechnologien bestehen, beispielsweise Nickel-Mangan-Kobalt- und Lithium-Eisenphosphat-Batterien, werden künftig neue Batteriedesigns sowie Natrium-Ionen- und Festkörperbatterien hinzukommen. Insbesondere diese zunehmende Vielfalt stellt neue Anforderungen an die Analyse-, Demontage- und Recyclingprozesse. Zukünftige Batteriegenerationen können nicht ohne Weiteres mit heutigen Verfahren verarbeitet werden.

„Die enge Zusammenarbeit zwischen Automobilherstellern, Batteriezellproduzenten und Recyclingunternehmen wird entscheidend sein, um die steigende Komplexität zu beherrschen und eine funktionierende Kreislaufwirtschaft für Batterien in Europa aufzubauen“, unterstreicht Dr. Niklas Kronemeyer, Manager bei Porsche Consulting und ehemals Doktorand am Institut für Wirtschaftschemie der Universität Münster.

Neben den technologischen Herausforderungen analysieren die Autoren die Wirtschaftlichkeit verschiedener Recyclingverfahren. Insbesondere Batterien mit niedrigem Materialwert – beispielsweise Lithium-Eisenphosphat-Batterien – sind schwer wirtschaftlich zu recyceln. Dagegen können bei nickel- und kobalthaltigen Batterien die Erlöse aus den zurückgewonnenen Rohstoffen die Prozesskosten häufig decken.

Das Forschungsteam identifizierte sieben zentrale Entwicklungen, die über die Wettbewerbsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit des Batterierecyclings entscheiden werden:

• Recyclinggerechtes Batteriedesign: Standardisierte Befestigungssysteme, modulare Architekturen und lösbare Klebstoffe erleichtern den Demontageaufwand, senken die Kosten und verbessern die Sicherheit.
• Second-Life-Nutzung von Batterien: Die Weiterverwendung von Fahrzeugbatterien in stationären Speichern oder anderen Anwendungen kann zusätzliche Wertschöpfung generieren und die Kreislaufwirtschaft stärken.
• Effizientere Rücknahmelogistik: Standardisierte Verpackungs- und Transportsysteme in Kombination mit regionalen Sammelzentren reduzieren Logistikkosten und verbessern die sichere Handhabung von Altbatterien.
• Optimierung der Recyclingprozesse: Automatisierung der Demontage senkt den Arbeitsaufwand um 50 bis 80 Prozent. Die Spezialisierung auf homogene Stoffströme steigert Rückgewinnungsraten und verringert die Prozesskosten.
• Spezialisierte Wertschöpfungsketten: Die Entkopplung der mechanischen Aufbereitung von nachgelagerten Schritten ermöglicht verbesserte Kostenstrukturen und effizientere Prozessstrukturen.
• Absatzmärkte für Sekundärrohstoffe: Durch die zunehmende Umstellung auf Batteriechemien mit geringerem Metallwert wird auch die Erschließung nachgelagerter Absatzmärkte für Sekundärmaterialien geringerer Werthaltigkeit unverzichtbar.
• Neue Geschäftsmodelle: Geschlossene Kreisläufe, herstellereigenes Recycling, Second-Life-Nutzung und sogenannte Producer Responsibility Organizations (PROs) wandeln das Recycling von einer eigenständigen Dienstleistung in eine strategisch eingebettete Funktion mit stabilerer Wirtschaftlichkeit und gesicherten Rohstoffströmen.