Die Zahl der Elektrofahrzeuge nimmt zu, wichtige Rohstoffe wie Lithium sind knapp. Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien gewinnt deshalb an Bedeutung. Der Branchendienst Fastmarkets hat in einem aktuellen Beitrag fünf wesentliche Trends in diesem Bereich identifiziert.
Zu Beginn des Recyclingprozesses wird durch mechanische Behandlung der Akkus sogenannte schwarze Masse hergestellt. In dieser sind die Metalle Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan enthalten. Bei der schwarzen Masse gibt es erhebliche Unterschiede in der Zusammensetzung.
Schwarze Masse: die Zusammensetzung entscheidet über den Preis pro Tonne
Trend 1: So stellt Fastmarkets fest, dass die schwarze Masse aus Lithium-Kobalt (LCO) und Nickel-Kobalt-Mangan (NCM) im Hinblick auf die enthaltenen Batteriemetalle wertvoller ist als die schwarze Masse aus Lithiumeisenphosphat (LFP). Erkennbar wird dies am Wert pro Tonne. Eine Tonne NCM kostete demnach gemessen an den Preisen im Mai 8700 USD, LCO 11.130 USD und LFP 3170 USD pro Tonne Zellen.
Elektrochemische Raffination eignet sich auch für LFP
Der Bericht wirft auch einen Blick auf aktuelle Trends der Weiterverarbeitung.
So eignet sich die pyrometallurgischen (Pyro-)Reinigung, bei der die schwarze Masse auf 1400° erhitzt wird, für NCM- und LCO, nicht aber für LFP. Der Grund ist, dass das Lithium bei diesen Temperaturen in der Schlacke verloren geht.
Eine Alternative zu dieser Technik ist die hydrometallurgische (Hydro-)Raffinierung, die sich aufgrund von Kosten von 1500-1800 USD pro Tonne jedoch ebenfalls nicht für LFP eignet.
Trend 2: Gerade LFP wird laut Fastmarkets jedoch an Bedeutung auf dem Recyclingmarkt gewinnen. Deshalb werden neuere Technologien wie die elektrochemische Raffination eingesetzt, die sich auch für LFP eignen und mit geringerem Aufwand verbunden sind.
Sekundärmetall ergänzen den Bergbau – aber erst langfristig
Trend 3: Fastmarkets schätzt, dass die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien von 841 GWh in diesem Jahr auf 4120 kWh im Jahr 2033 ansteigen wird. Dies entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate in Höhe von 16 %.
Sekundärmetall aus dem Recycling können das im Bergbau gewonnene Primärmetall deshalb ergänzen und einen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten. Der Branchendienst weist allerdings auch darauf hin, dass es bis dahin noch eine Weile dauern wird: So liege die Lebensdauer von Akkus in Elektrofahrzeugen bei 10-15 Jahren, bei stationären Energiespeichersystemen sogar bei 15-20 Jahren.
Recycling nach weniger als 5 % des Angebots aus
Dementsprechend gering ist auch noch der Anteil des Recyclingmarktes an der Gesamtproduktion. Trotz erheblicher Investitionen macht dieses Segment immer noch weniger als 5 % der gesamten Batteriemetallproduktion aus.
So werden 2023 5 % des gesamten Kobalts, 6 % des Lithiumcarbonatäquivalents und 1 % des Nickels aus Batterierecycling stammen. Der Anteil am Angebot soll bis 2033 auf 12 %, 7 % bzw. 5 % steigen.
Fast drei Viertel des Altbatterieangebots entfällt auf Produktionsschrott
Trend 4: 73 % des gesamten Altbatterieangebots stammt derzeit aus Produktionsschrott, nur 27 % aus End-Of-Life-Produkten, also Batterien, die das Ende ihrer Lebenszeit erreicht haben. Der Anteil von E-o-L werde bis 2033 jedoch auf 59 % zunehmen.
Produktionsschrott besteht etwa aus Zellen, Packs und Batterien, die Leistungsprüfungen nicht bestehen. In einer neuen Gigafactory können bis zu 30 % der Zellen davon betroffen sein. Diese Batterien werden ausgesondert und sofort dem Recycling zugeführt.
Second Life für Akkus
Trend 5: Fastmarkets prognostiziert mehr sogenanntes Second Life (auch als Kaskadennutzung bezeichnet) für gebrauchte Batterien aus Elektrofahrzeugen. Diese können zum Beispiel in Zwei- oder Dreirädern oder als Energiespeicher eingesetzt werden. Fastmarkets weist jedoch ausdrücklich auf mögliche Sicherheitsprobleme hin, da sich der Zustand von Batterien ab einem gewissen Punkt nichtlinear verschlechtern könne.