Aus alt mach neu – das Batterierecycling von Volkswagen
Aus alt mach neu – das Batterierecycling von Volkswagen
Am Standort Salzgitter hat Volkswagen die konzernweit erste Anlage für das Recycling von Hochvolt-Fahrzeugbatterien in Betrieb genommen. Ziel ist die Rückgewinnung wertvoller Rohmaterialien wie Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt – hin zu einem geschlossenen Kreislauf.
Text und Fotos: Volkswagen AG
Die vollelektrischen Modelle ID.3 und ID.4 öffnen für die Marke Volkswagen und den gesamten Konzern ein neues Kapitel: Sie machen Elektromobilität massentauglich. Für den Betrieb der E-Fahrzeuge wird Strom benötigt, gespeichert in vielen kleinen Batteriezellen und schuhkartongrossen Modulen. Sie sind das Herz des E-Autos – und seine Schlüsselkomponenten.
Doch was passiert mit den Batterien, wenn sie das Ende ihres Lebens erreichen? Die Abteilung Forschung und Entwicklung des Volkswagen Konzerns hat die Lösung gefunden und sie gemeinsam mit Volkswagen Group Components serienreif gemacht: ein innovatives und nachhaltiges Verfahren für Batterie-Recycling, das jetzt am deutschen Standort Salzgitter in einer Pilotanlage erstmals eingesetzt wird.
Über 90 Prozent recyceln
«Unser Ziel ist es, einen eigenen Kreislauf mit mehr als 90 Prozent Wiederverwertung unserer Batterien zu schaffen», sagt Thomas Tiedje, Leiter der Technischen Planung von Volkswagen Group Components. Und fügt an: «Wir wollen den Prozess an keiner Stelle aus der Hand geben, sondern qualifizieren lieber unsere eigenen Mitarbeiter und machen sie damit fit für die Zukunft.»
Es gelangen ausschliesslich Batterien ins Recycling, die wirklich nicht mehr anders nutzbar sind. Denn zuvor wird geprüft, ob die Akkus noch in einem genug guten Zustand sind, um möglicherweise ein zweites Leben in mobilen Energiespeichern wie flexiblen Schnellladesäulen oder Laderobotern zu erhalten. Damit lässt sich die Nutzungsdauer erheblich verlängern.
Wie funktioniert das Batterie-Recycling von VW?
Kommt die Batterie doch ins Recycling, wird sie komplett entladen und demontiert. Erste Rohstoffe wie Aluminium, Kupfer und Kunststoff werden hier bereits wiedergewonnen und in den Produktionskreislauf zurückgeführt. Dann wandern die Batteriemodule in die eigentliche, vollautomatische Recyclinganlage, wo sie ein Zerkleinerer zu Granulat schreddert. Das Granulat wird getrocknet, durch diverse Siebe und über ein Magnetband geleitet und dadurch immer feiner und feiner. Am Ende entsteht das sogenannte «schwarze Pulver», das unter anderem wertvolles Graphit sowie Lithium, Mangan, Kobalt und Nickel enthält. Ein Partnerunternehmen aus der Chemiebranche trennt das schwarze Pulver anschliessend mit einem hydrometallurgischen Prozess, also unter Anwendung von Wasser und Lösemitteln, in seine einzelnen Bestandteile. Diese können als sekundäres Rohmaterial für den Bau der Kathoden von neuen Batterien genutzt werden – ohne jeden Qualitätsverlust gegenüber neuem, primärem Material.
Mit dem sogenannten «Closed-Loop»-Ansatz will Volkswagen Group Components einen geschlossenen Materialkreislauf schaffen, der langfristig nicht nur den Primärbedarf an Rohstoffen reduziert, sondern auch den CO2-Fussabdruck der Batterien deutlich senkt. «Wenn wir unsere Kathoden ausschliesslich aus recyceltem Material herstellen, sparen wir mehr als eine Tonne CO2 pro Fahrzeug ein», sagt Thomas Tiedje. Der erste Schritt in das industrialisierte Batterie-Recycling trägt also direkt zum Klimaschutz bei. Langfristig wirken sich die fachgerechte Entsorgung der Batterie und die Wiederaufbereitung ihrer wertvollen Bestandteile ökologisch und wirtschaftlich nachhaltig aus.
Wächst mit der Elektromobilität
Grössere Mengen Batterie-Rückläufer sind frühestens Ende der 2020er-Jahre zu erwarten, wenn die ersten ID. Modelle aussortiert werden. Die Anlage ist daher zunächst darauf ausgelegt, im Pilotbetrieb bis zu 3600 Batteriesysteme im Jahr zu recyceln, das entspricht rund 1500 Tonnen. Später kann das System bei permanent weiter optimierten Verfahren auf deutlich umfangreichere Mengen skaliert werden – und so mit der rasant fortschreitenden Elektromobilität mitwachsen.
Die Funktionsweise der Batteriezelle
Sie ist die kleinste Einheit in einem Batteriesystem, kann Energie speichern und wieder abgeben: die Batteriezelle. In ihr wird elektrische in chemische Energie (Laden) umgewandelt – und umgekehrt (Entladen). Kernbestandteil sind dabei zwei Elektroden: die Anode und die Kathode. Die beiden trennt ein für Lithium-Ionen durchlässiger Separator. All dies umgibt eine leitfähige Flüssigkeit – der Elektrolyt. Beim Laden wandern Lithium-Ionen von der Kathode in Richtung Anode und geben Elektronen an die Kathode ab. Dabei passieren sie den Separator und nehmen an der Anode Elektronen auf. Beim Entladen wandern Lithium-Ionen zurück in Richtung Kathode, der abgegebene Strom kann für Energieverbraucher wie Elektromotoren genutzt werden.
Im Modularen Elektrifizierungsbaukasten (MEB) von Volkswagen sind mehrere Zellen zu einem Modul und mehrere Module zu einem Batteriesystem verschaltet.