Elektroauto: Batterie-Recycling mit Forschung aus Sachsen

Elektroautos sind ein wesentlicher Teil der Mobilitätswende. Zentraler Baustein für nachhaltige E-Mobilität ist dabei die Batterie des E-Fahrzeugs. Die Herstellung ist aufwendig, verbraucht viel Energie und benötigt limitierte Ressourcen wie beispielsweise Lithium, Kobalt oder Nickel. Und auch wenn die E-Auto-Batterien relativ lange halten und beispielsweise als Stromspeicher für den Haushalt weiter dienen können, müssen früher oder später Methoden her, um die wertvollen Rohstoffe wiederzuverwenden. Dieses Recycling wäre natürlich am besten regional zu organisieren, da so zusätzliche Umweltbelastungen für den Transport reduziert werden können. Liegt hier also eine Chance für das Autoland Sachsen?

Umschalten.de hat mit Frau Dr. Mareike Wolter vom Fraunhofer-Institut IKTS in Dresden über die aktuelle sächsische Forschung und die wirtschaftlichen Chancen gesprochen. Aktuell leitet sie die Abteilung „Mobile Energiespeicher und Elektrochemie“ und wird zukünftig dem Technologiezentrum Halbleitermaterialien THM in Freiberg vorstehen. Das neue Technologiezentrum hat den Fokus auf Hochleistungsmaterialien und wird auch das Recycling von Energiespeichern genauer erforschen.

Dr. Wolter, wie wichtig ist Sachsen für die Elektromobilität?

Sachsen ist ein relevanter Faktor für die Elektroauto-Wirtschaft Deutschland. Hier liegen die maßgeblichen Produktionsstätten von VW, BMW und Porsche und auch zahlreiche Zulieferer haben hier ihren Sitz. Die Entwicklungsabteilungen der großen Automobilhersteller sitzen jedoch häufig in den alten Bundesländern. Als Institut, das den Wissenstransfer zwischen Forschung und Industrie gestaltet, stellt uns das vor Herausforderungen. Die Geografie können wir nicht ändern, aber mit spezifischen Kompetenzen überzeugen.

e-Auto Batterierecycling Ressourcen

Die sächsische Landesregierung hat im Mai 2020 fünf Millionen Euro für Ihr Institut bewilligt. Thema des Forschungsprojekts ist die nachhaltige Batteriefertigung. Können Sie uns das genauer erklären?

Zunächst einmal sind wir sehr denkbar über die bewilligten Mittel. Dass eine so hohe Summe an nur ein Institut geht, ist nicht selbstverständlich. Sachsen gibt für ein „neues“ Bundesland vergleichsweise viel Geld für die Forschung aus. Die Mittel werden in die nötige Ausstattung zur Erforschung neuer Batterie-Generationen in Dresden und für die Optimierung des Batterierecyclings in Freiberg investiert. Wir möchten damit einen Beitrag dazu leisten, die Batteriezellfertigung in Deutschland nachhaltig zu gestalten, wirtschaftlich als auch umweltschonend.

Ein bekannteres Forschungsprojekt Ihrer Abteilung ist das bipolare Batterienkonzept unter dem Markennamen EMBATT. Welche Vorteile stecken in diesem neuartigen Aufbau von Elektroauto-Batterien?

In den letzten Jahren haben wir ein Konzept entwickelt, mit der die Energiedichte von Batterien gesteigert werden kann. Der Platz für einen Akku im Elektroauto wird nicht wachsen, weshalb mehr Reichweite nur so bewerkstelligt werden kann. Mehr Energiedichte auf gleichem Raum bedeutet mehr Speicherkapazität und somit mehr Energie, die ich mitnehmen kann. Wir müssen die Ressourcen effizient einsetzen, denn E-Fahrzeuge sind ein notwendiger Baustein für die Dekarbonisierung unserer Wirtschaft. Aktuell erforschen wir deshalb gemeinsam mit u.a. der Daimler AG sowie der IAV GmbH, wie dieses neue Konzept in der Fertigung funktionieren kann.

Recycling Batterierycling

Stichwort Batterierecycling: An welchen Stellschrauben arbeitet das Fraunhofer IKTS in Sachsen für nachhaltigere Batterien?

Bei uns sind das im Wesentlichen zwei Punkte. Ein aktuelles Problem sind die flüssigen Elektrolyte in den Batterien, die Gefahrenpotentiale bieten und für die Alterung der Zellen sorgen. Unser EMBATT-Konzept setzt jedoch auf feste Elektrolyte, bei denen diese Probleme nicht eintreten. Der zweite Punkt ist der, dass ein echtes Recycling von Elektroautobatterien derzeit noch nicht stattfindet. Die gesetzliche Vorgabe ist 50 Prozent, sodass es reicht, die Hülle und ein paar Einzelteile wiederzuverwenden. Die knappen Ressourcen werden aktuell häufig nicht zurückgewonnen, weil es billiger ist, diese aus den weltweiten Anbaugebieten einzukaufen, auch das aus den Medien bekannte Kobalt. Wir wollen das Recycling so optimieren, dass es eben nicht günstiger ist, die Rohstoffe im Kongo zu gewinnen.

Freiberg wird ein zentraler Standort für die Forschung an Elektroautobatterien in Sachsen. Warum gerade hier?

Die TU Bergakademie Freiberg hat eine lange Tradition in der Materialwissenschaft. Das Technologiezentrum Halbleitermaterialien THM existiert dort bereits seit 2005. Die Kolleginnen und Kollegen aus den Fraunhofer-Instituten hier haben exzellente Vorarbeiten geleistet. Wir werden uns in Freiberg insbesondere darum kümmern, wie die Speichermaterialien recycelt werden und wieder in den Kreislauf geführt werden können. Aus Freiberg darf man wichtige Impulse in dem Bereich erwarten.

Unsere letzte Frage: Welche Chancen sehen Sie darin, wenn das Recycling von Elektroautobatterien regionaler wird?

Im Team diskutieren wir häufig, vor welchen Herausforderungen Unternehmen bereits heute stehen, die E-Auto-Batterien in den Umlauf bringen. Sie sind gesetzlich dazu verpflichtet, diese Batterien zurückzunehmen und wissen, dass auch gebrauchte Speicher Rohstoffquellen sind. Manchmal kommen die Akkus aber auch havariert zurück oder mit Fehlern, sodass ein Transport zur Wiederaufbereitung zu gefährlich sein könnte. In Zukunft werden wir deshalb dezentrale Annahmestellen benötigen, bei denen die Batterien geshreddet und so die Bestandteile sicher transportiert werden können. Das eigentliche Recycling könnte dann zentraler bei Spezialisten stattfinden.

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Das Thema Batterierecycling für Elektroautos wird Forschung und Industrie also noch eine Weile beschäftigen, jedoch werden auch in Sachsen wichtige Weichen gestellt, um E-Autos und ihre Energiespeicher noch nachhaltiger zu gestalten. Neue Konzepte mit mehr Speicherkapazität und umweltschonendere und effizientere Wege zur Wiederverwendung wertvoller Materialien sind ein Teil der Lösung. So wird Sachsen auch in Zukunft einen großen Beitrag zur neuen Automobilindustrie liefern, nicht nur in der Produktion, sondern auch in der Entwicklung hin zu einer „Wirtschaft ohne Kohle“.

Haben Sie Fragen zur Zukunft der E-Auto-Batterien? Möchten Sie mehr über die Möglichkeiten der Wiederverwendung von Akkus erfahren? Schreiben Sie uns Ihre Themenideen an frag@umschalten.de!