Batterien Diese Start-ups wollen das Lithium-Ionen-Recycling möglich machen

Von Dominik Stephan

Die Lithium-Ionen-Batterie hat seit ihrer Einführung die technische Entwicklung ähnlich stark wie Personal Computer oder Mobilfunk geprägt. Start-ups wollen nun das Problem mit der Nachhaltigkeit der Akkus angehen.

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Das Speichen- und Nabenmodell für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien sieht getrennte Anlagen für das mechanische Recycling und die Raffination vor. In kleineren "Speichen"-Anlagen werden ausgediente Li-Ionen-Batterien zu schwarzer Masse zerkleinert, die dann zur hydrometallurgischen Verarbeitung zu Batteriematerialien zu den zentral gelegenen "Naben"-Anlagen transportiert wird.
Das Speichen- und Nabenmodell für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien sieht getrennte Anlagen für das mechanische Recycling und die Raffination vor. In kleineren "Speichen"-Anlagen werden ausgediente Li-Ionen-Batterien zu schwarzer Masse zerkleinert, die dann zur hydrometallurgischen Verarbeitung zu Batteriematerialien zu den zentral gelegenen "Naben"-Anlagen transportiert wird.
(Bild: IDTechEx)

Im Gegensatz zu typischen Geschäftsmodellen für den Austausch von Produkten ist das Recycling komplexer: Es bietet eine Dienstleistung, die nicht nur zu einem materiellen Produkt führt, sondern auch zu positiven externen Effekten, die mit einer geringeren Deponierung und einer nachhaltigen Materialrückgewinnung verbunden sind. Für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien bedeutet dies, dass weniger nicht nachhaltiger Bergbau betrieben wird und die Transportentfernung von Batteriemetallen verringert wird, da durch das Recycling inländische Lieferketten entstehen.

Die englischen Branchenanalysten von Idtechex aus Cambridge haben eine Vielzahl von Geschäftsmodellen identifiziert, die von den Recyclern angewandt werden. Einige zielen darauf ab, die Transport- und Sammelwege über Spoke and Hub oder mobile Lösungen zu optimieren, während andere versuchen, ihre Technologien zu lizenzieren oder Recyclingprodukte zu verkaufen.

Nachhaltigkeit ist eine der wichtigsten Triebfedern für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Daher ist es wichtig, dass jeder Aspekt der Tätigkeit eines Recyclers für minimale Umweltauswirkungen und maximale Effizienz optimiert wird. Das Speichen- und Nabenmodell für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien sieht getrennte Anlagen für das mechanische Recycling und die Raffination vor.

Sammeln, transportieren und verarbeiten: Batterie-Recycling 101

In kleineren "Speichen"-Anlagen werden ausgediente Li-Ionen-Batterien zu schwarzer Masse zerkleinert, die dann zur hydrometallurgischen Verarbeitung zu Batteriematerialien zu den zentral gelegenen "Naben"-Anlagen transportiert wird.

Dieses System hat den Vorteil, dass es mehr verteilte, leicht zugängliche Sammelstellen gibt, die es ermöglichen, gefährliche Batterieabfälle zu einem Material zu verarbeiten, das leichter zu transportieren ist, und gleichzeitig größeren Hub-Anlagen die Möglichkeit geben, Größenvorteile zu erzielen. Bei den effizientesten Modellen werden die Sammelstellen mit Partnern aus der Batterieproduktion zusammengelegt, um die Transportentfernung und die damit verbundenen Emissionen zu verringern.

Li-Ionen-Recycling wird zum Experimentierfeld der Tech-Start-Ups

Ein derartiges neu gegründetes Li-Ionen-Recyclingunternehmen, das sich dieses Modell zu eigen gemacht hat, ist Li-Cycle: Das kanadische Unternehmen betreibt derzeit zwei Speichenanlagen in Ontario und Rochester, New York, und plant den Bau von zwei weiteren Anlagen in den USA. Die erste Nabenanlage von Li-Cycle soll 2023 in Betrieb genommen werden. Lithion Recycling ist ein weiteres Start-up-Unternehmen für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien, das die Vorteile eines Speichen- und Nabenmodells nutzt und den Bau einer ersten Speichenanlage plant, die bis Ende 2022 in Betrieb gehen soll.

Obwohl das Modell einen besseren Zugang zu Rohstoffen ermöglicht und die Transportwege für gefährliche Stoffe verkürzt, besteht ein Schwachpunkt darin, dass es ein Gleichgewicht zwischen den Naben- und Speichenaktivitäten erfordert und diese Unternehmen in der Anfangsphase möglicherweise flexible Partnerschaften mit Unternehmen eingehen müssen, die bereit sind, schwarze Masse zu kaufen, wenn die Kapazität der Speichen die der Naben übersteigt.

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Eine weitere Möglichkeit, die Zugänglichkeit des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien zu optimieren, besteht darin, den Prozess direkt am Ausgangsmaterial durchzuführen. Ein derartiges Verfahren wird von Redivivus entwickelt, einem in den USA ansässigen Start-up-Unternehmen, das ein mobiles mechanisches Recyclingverfahren namens "Redi-Shred" entwickelt hat. Redi-Shred besteht aus einem LKW, der Li-Ionen-Batterien vor Ort zerkleinert und neutralisiert, so dass eine schwarze Masse entsteht, die ohne zusätzliche Kosten für Gefahrgut sicher transportiert werden kann.

Redivivus plant, diese Technologie mit "Redi-cycle", ihrem hydroelektrischen Raffinationsverfahren, zu kombinieren, um Li-Ionen-Batterien auf kommerzieller Ebene zu sammeln und zu raffinieren. Zu den Stärken dieses Modells gehört der Schwerpunkt auf der Sicherheit. Die Anbieter von Li-Ionen-Altbatterien werden wahrscheinlich von der Fähigkeit des Dienstes, das gefährliche Material vor Ort zu neutralisieren, angezogen werden. Umgekehrt kann der ausschließliche Einsatz mobiler mechanischer Recyclingdienste die Kapazitäten einschränken, insbesondere wenn nach 2030 Elektrofahrzeugbatterien in großem Umfang zur Verfügung stehen.

Lithium-Ionen-Kreislaufwirtschaft häufig noch nicht in der Praxis

Anteil der Recycler von Lithium-Ionen-Batterien nach Größenordnung im Jahr 2022. Quelle: IDTechEx
Anteil der Recycler von Lithium-Ionen-Batterien nach Größenordnung im Jahr 2022. Quelle: IDTechEx
(Bild: IDTechEx)

Jüngste Untersuchungen haben ergeben, dass 48 % der Recycler von Lithium-Ionen-Batterien derzeit im Labor- oder Pilotmaßstab arbeiten. Dies zeigt, dass die Innovatoren den Wert des Recyclings in der zukünftigen Kreislaufwirtschaft erkennen und die Umweltverträglichkeit von Elektrofahrzeugen verbessern wollen.

Die Analysten gehen davon aus, dass in den 2020er Jahren zahlreiche Start-ups für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien in den kommerziellen Maßstab übergehen werden, da die weltweite Kapazität steigt, um der Verfügbarkeit von Altbatterien für Elektrofahrzeuge zuvorzukommen.

Dieser Beitrag erschien zuerst bei unserem Partnerportal Process.

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