Eine Batterie muss nicht jahrelang ein Auto antreiben, bevor Material für das Recycling anfällt. Schon bei der Zellfertigung entstehen beschichtete Folien, die eine Qualitätsprüfung nicht bestehen oder übrig bleiben. Gerade diese Reste könnten helfen, ein Verfahren zu entwickeln, das später auch für ausgediente Akkus wichtig wird: das direkte Recycling.
Der Unterschied liegt im Ausgangsmaterial. Eine Elektrodenfolie aus der Fabrik kann bereits getrennt vorliegen und ihre Zusammensetzung ist bekannt. Eine gebrauchte Fahrzeugbatterie steckt dagegen in einem Gehäuse, enthält mehrere Materialien und hat viele Ladezyklen hinter sich. Wer ihre Bestandteile zurückgewinnen will, muss sie zunächst sicher zugänglich machen und ihren Zustand berücksichtigen. Ein Verfahren, das mit dem einen Stoffstrom funktioniert, lässt sich deshalb nicht automatisch auf den anderen übertragen.
Was an einer Elektrode erhalten bleiben soll
Eine Lithium-Ionen-Zelle besitzt zwei Elektroden. Sie enthalten aktive Materialien, die beim Laden und Entladen Lithium aufnehmen beziehungsweise abgeben. Das aktive Material ist mit weiteren Bestandteilen zu einer Schicht verarbeitet und auf eine dünne Metallfolie aufgebracht. Diese Folie leitet den elektrischen Strom ab. Auch wenn eine beschichtete Folie aussortiert wird, enthält sie also bereits aufwendig hergestelltes Material.
Bei der Rückgewinnung einzelner Metalle werden Bestandteile zunächst getrennt und chemisch weiterverarbeitet. Für neues Kathodenmaterial sind anschließend weitere Herstellungsschritte nötig. Das direkte Recycling verfolgt eine andere Idee: Das aktive Material soll möglichst als Material erhalten, gereinigt und bei Bedarf erneuert werden. Seine bereits erzeugte Struktur und Funktion könnten so einen Teil ihres Wertes behalten.
Die Idee klingt einfacher, als der Weg ist. Die Beschichtung haftet an der Metallfolie, und ein Bindemittel hält ihre Bestandteile zusammen. Die Stoffe müssen getrennt werden, ohne dass das gewünschte Material für seinen späteren Einsatz zu stark verändert oder verunreinigt wird. Eine wissenschaftliche Perspektive zu Elektrodenresten und Altbatterien beschreibt deshalb beide Stoffströme getrennt.
Der kurze Weg vom Ausschuss zurück zur Zelle
Ein Fabrikrest kann etwa eine fehlerhaft beschichtete Elektrodenfolie sein. Fällt sie vor der Montage an, muss kein fertiges Batteriepaket zerlegt werden. Der Zellhersteller kennt zudem die Rezeptur. Das erleichtert die Zuordnung zu einer Materialgruppe, auch wenn die anschließende Aufbereitung noch aufwendig sein kann.
Genau an dieser Stelle setzt RECLAIM an. Das von Fraunhofer FFB koordinierte Projekt untersucht, wie sich aktive Materialien von Stromsammlerfolien lösen lassen. Erprobt werden thermische, mechanische und nasschemische Wege. Die Forschenden betrachten unter anderem Lithium-Eisenphosphat, nickelhaltige NMC-Materialien und Graphit. Anschließend sollen sie die Stoffe prüfen, falls nötig nachbehandeln und wieder in die Fertigung einbringen.
Das Projekt läuft von 2025 bis Ende 2027 und arbeitet im Technikums- bis Pilotlinienmaßstab. Vorgesehen sind auch Testzellen mit unterschiedlichen Anteilen recycelten Materials. Erst die Bewertung der konkreten Verfahren soll zeigen, wie sie wirtschaftlich und ökologisch abschneiden. Die Projektbeschreibung nennt mögliche Einsparungen; sie sind keine bereits für jede Fabrik gemessenen Werte.
Dass selbst ein bekannter Ausschuss mehr als eine einfache Reinigung braucht, zeigt eine 2024 veröffentlichte Laborstudie zu NMC532-Kathoden. Das Team löste die Beschichtung thermisch von der Aluminiumfolie und behandelte das Material weiter. Die elektrochemischen Ergebnisse unterschieden sich unter anderem mit der zugegebenen Lithiummenge. Der Versuch zeigt einen möglichen Prozess für dieses Material, keinen fertigen Kostenvergleich für sämtliche Zellfabriken.
Was bei gebrauchten Batterien hinzukommt
Eine ausgediente Batterie beginnt ihren Weg an einem anderen Punkt. Die Elektroden sitzen in Zellen, die zu Modulen oder größeren Paketen verbunden sein können. Die Zellchemie und Bauform können sich zwischen Herstellern unterscheiden. Hinzu kommt die Nutzung: Aktive Materialien altern. Ihre Ausgangsqualität ist deshalb nicht allein aus dem ursprünglichen Rezept abzulesen.
Vor der eigentlichen Wiederaufbereitung stehen sichere Handhabung, Öffnung und Sortierung. Welche Schritte nötig sind, hängt vom Eingangsmaterial und vom Verfahren ab. Werden unterschiedliche Materialien vermischt, wird es schwieriger, einen Stoff mit bekannter Zusammensetzung zurückzugewinnen. Gleichzeitig muss ein Verfahren auch mit den Veränderungen umgehen, die während des Betriebs entstanden sind.
Das Forschungsprojekt ProBatman nimmt solche gebrauchten Lithium-Ionen-Zellen in den Blick. Die Projektpartner untersuchen unter anderem das sichere Öffnen unter Schutzgas, die Trennung der aktiven Materialien sowie deren Reinigung und Regeneration. Sie wollen auch prüfen, ob sich die einzelnen Schritte vergrößern lassen und welche Sicherheits- und Umweltfragen dabei entstehen. Das Vorhaben läuft bis 2028; aus seiner Zielsetzung lässt sich noch kein universell einsatzbereiter Prozess ableiten.
Auch Produktionsausschuss ist nicht immer eine leicht zugängliche Folie. Ein Fehler kann erst nach der Zellmontage auffallen. Dann unterscheidet sich der Aufwand von dem eines unmontierten Elektrodenrests. Der entscheidende Unterschied verläuft deshalb nicht schlicht zwischen Fabrik und Recyclinghof, sondern zwischen konkreten Materialzuständen und Verarbeitungsschritten.
Warum der Zeitpunkt eine Rolle spielt
Fabriken erzeugen Reste während ihrer laufenden Produktion. Viele Fahrzeugbatterien gelangen dagegen erst nach Jahren zurück. Ein Fraunhofer-ISI-Überblick von 2025 verweist auf Schätzungen, nach denen die Rücklaufmengen ausgedienter Batterien in Europa bis Anfang der 2030er-Jahre noch gering bleiben und später deutlich steigen. Produktionsabfälle sind dabei ausdrücklich gesondert zu betrachten. Wann und in welcher Zusammensetzung Material tatsächlich zurückkommt, bleibt von Nutzung und Marktentwicklung abhängig.
Für den Aufbau von Verfahren kann ein bekannter Stoffstrom aus der Fertigung daher ein nützlicher Anfang sein. Er löst aber nicht die spätere Aufgabe, viele unterschiedliche Altzellen sicher zu erfassen und ihre Materialien zu beurteilen. Umgekehrt wäre es falsch, aus einer schwierigen Altbatterie zu schließen, dass ein Rücklauf direkt in der Fabrik keinen Wert haben kann.
Ob direkte Aufbereitung gegenüber anderen Wegen Ressourcen und Kosten spart, entscheidet sich an der gesamten Prozesskette: Sammlung, Trennung, Energiebedarf, Nachbehandlung und Qualität des neuen Materials gehören zur Rechnung. Wie stark die Zellchemie dabei auch den wirtschaftlichen Anreiz verändert, erklärt der Beitrag über das Recycling günstiger LFP-Akkus. Die beiden Stoffströme stellen dieselbe Grundfrage zu unterschiedlichen Bedingungen: Was lässt sich so zurückgewinnen, dass daraus wieder eine verlässliche Zelle entstehen kann?
Quellen
- Hayagan und Mitautoren: Challenges and Perspectives for Direct Recycling of Electrode Scraps and End-of-Life Lithium-ion Batteries, 2024
- Fraunhofer FFB: Forschungsprojekt RECLAIM
- Giles und Mitautoren: Direct recycling of EV production scrap NMC532 cathode materials, 2024
- Fraunhofer ISC: Project ProBatman, 2026
- Fraunhofer ISI: Batterien für Elektroautos, Policy Brief 2025
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