Später in diesem Jahr, das kanadische UnternehmenLi-Zykluswird mit dem Bau eines 175 Millionen US-Dollar teuren Werks in Rochester, New York, auf dem Gelände des ehemaligen Eastman-Kodak-Komplexes beginnen. Nach ihrer Fertigstellung wird es die größte Lithium-Ionen-Batterie-Recyclinganlage in Nordamerika sein.
Die Anlage wird letztendlich eine Kapazität von 25 Kilotonnen Inputmaterial haben und 95 Prozent oder mehr des Kobalts, Nickels, Lithiums und anderer wertvoller Elemente durch den abwasser- und emissionsfreien Prozess des Unternehmens zurückgewinnen. „Wir werden eine der größten inländischen Nickel- und Lithiumquellen sowie die einzige Kobaltquelle in den Vereinigten Staaten sein“, sagt erAjay Kochhar, Mitbegründer und CEO von Li-Cycle.
Das Ende 2016 gegründete Unternehmen ist Teil einer boomenden Branche, die sich darauf konzentriert, zu verhindern, dass Zehntausende Tonnen Lithium-Ionen-Batterien auf Mülldeponien landen. Von den 180.000 Tonnen Li-Ionen-Batterien, die 2019 weltweit zum Recycling zur Verfügung standen, wurde nur etwas mehr als die Hälfte recycelt. Mit der steigenden Produktion von Lithium-Ionen-Batterien steigt auch das Interesse am Recycling.
Nach Angaben eines in London ansässigen UnternehmensZirkuläre Energiespeicherung, einem Beratungsunternehmen, das den Markt für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien verfolgt, recyceln etwa hundert Unternehmen weltweit Lithium-Ionen-Batterien oder planen, dies bald zu tun. Die Industrie konzentriert sich auf China und Südkorea, wo auch die überwiegende Mehrheit der Batterien hergestellt wird, es gibt jedoch mehrere Dutzend Recycling-Startups in Nordamerika und Europa. Neben Li-Cycle umfasst diese Liste auch Unternehmen mit Sitz in StockholmNorthvolt, das gemeinsam mit Norwegen eine Recyclinganlage für Elektrofahrzeugbatterien bautWasserkraftund Tesla-Absolvent J.B. StraubelRedwood-Materialien, das über ein breiteres Spektrum an Recycling von Elektroschrott verfügt. [Siehe Seitenleiste „14 Projekte zum Recycling von Li-Ionen-Batterien, die Sie im Auge behalten sollten.“]
Ziel dieser Startups ist es, einen bisher arbeitsintensiven, ineffizienten und schmutzigen Prozess zu automatisieren, zu rationalisieren und zu bereinigen. Traditionell besteht das Batterierecycling darin, sie entweder zu verbrennen, um einen Teil der Metalle zurückzugewinnen, oder sie zu zermahlen und die resultierende „schwarze Masse“ mit Lösungsmitteln zu behandeln.
Batterierecycling müsse nicht nur sauberer, sondern auch zuverlässig rentabel sein, sagt erJeff Spangenberger, Direktor derReCell Center, eine Forschungskooperation zum Batterierecycling, die vom US-Energieministerium unterstützt wird. „Batterien zu recyceln ist besser, als wenn wir neue Materialien abbauen und die Batterien wegwerfen“, sagt Spangenberger. „Aber Recyclingunternehmen haben Schwierigkeiten, Gewinne zu erzielen. Wir müssen es kosteneffizient machen, damit die Menschen einen Anreiz haben, ihre Batterien zurückzugeben.“
Li-Zyklus wird nach einem „Spoke-and-Hub“-Modell arbeiten, wobei die Speichen die Vorverarbeitung von Altbatterien und Batterieschrott übernehmen und die schwarze Masse einem zentral gelegenen Hub zur Endverarbeitung zu batterietauglichen Materialien zugeführt wird. Der erste Auftritt des Unternehmens findet in Kingston, Ontario, in der Nähe von Toronto statt, wo Li-Cycle seinen Hauptsitz hat; Eine zweite Niederlassung wurde gerade in Rochester eröffnet, wo der zukünftige Hub 2022 eröffnet werden soll.
Die Ingenieure von Li-Cycle haben das traditionelle hydrometallurgische Recycling schrittweise verbessert, sagt Kochhar. Anstatt beispielsweise ein Batteriepaket eines Elektrofahrzeugs in Zellen zu zerlegen und diese zu entladen, trennen sie das Paket in größere Module und verarbeiten diese ohne Entladung.
Wenn es um die Batteriechemie geht, ist Li-Cycle agnostisch. Herkömmliche Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Batterien lassen sich genauso leicht recyceln wie solche auf Basis von Lithiumeisenphosphat. „In der Branche gibt es keine Einheitlichkeit“, stellt Kochhar fest. „Wir kennen die genaue Chemie der Batterien nicht und müssen es auch nicht wissen.“
Wie viele Batterien müssen recycelt werden? Kochhar verweist in Vorträgen auf einen „eintreffenden Tsunami“ aus verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien. Angesichts der Tatsache, dass der weltweite Verkauf von Elektrofahrzeugen voraussichtlich von 1,7 Millionen im Jahr 2020 auf 26 Millionen im Jahr 2030 steigen wird, ist es leicht vorstellbar, dass wir bald mit verbrauchten Batterien überschwemmt werden.
Aber Lithium-Ionen-Batterien haben eine lange Lebensdauer, heißt esSein Eric Melin, Direktor von Circular Energy Storage. „Dreißig Prozent der gebrauchten Elektrofahrzeuge vom US-Markt befinden sich mittlerweile in Russland, der Ukraine und Jordanien, und die Batterie war auf dieser Reise als Beifahrer dabei“, sagt Melin. EV-Batterien können auch wiederverwendet werdenstationäre Lagerung. „Diese [gebrauchten] Produkte haben immer noch einen großen Wert“, sagt er.
Melin schätzt, dass die Vereinigten Staaten im Jahr 2030 etwa 80 Kilotonnen Li-Ionen-Batterien recyceln müssen, während es in Europa 132 Kilotonnen sein werden. „Jedes [Recycling-]Unternehmen errichtet eine Anlage mit einer Kapazität von Tausenden Tonnen, aber man kann nicht mehr Material recyceln, als man hat“, stellt er fest.
Spangenberger von ReCell stimmt zu, dass der Bedarf an einer erhöhten Batterierecyclingkapazität für eine Weile nicht dringend sein wird. Deshalb konzentriert sich die Forschung seiner Gruppe auf längerfristige Projekte, einschließlich des direkten Kathodenrecyclings. Beim herkömmlichen Recycling wird die Kathode in ein Metallsalz zerlegt, und die Rückverwandlung des Salzes in Kathoden ist teuer. ReCell plant, in diesem Jahr eine kostengünstige Methode zum Recycling von Kathodenpulvern zu demonstrieren, es wird jedoch noch fünf Jahre dauern, bis diese Verfahren für den Einsatz in großen Mengen bereit sind.
Auch wenn der Batterie-Tsunami noch nicht angekommen ist, sind Hersteller von Unterhaltungselektronik und Elektrofahrzeugen laut Kochhar bereits jetzt an den Dienstleistungen von Li-Cycle interessiert. „Oft drängen sie ihre Lieferanten, mit uns zusammenzuarbeiten, was für uns großartig und wirklich interessant zu sehen war“, sagt Kochhar.
„Die Forscher, die sich mit Recycling befassen, sind sehr leidenschaftlich bei ihrer Arbeit – es ist eine große technische Herausforderung und sie wollen es herausfinden, weil es das Richtige ist“, sagt Spangenberger. „Aber es gibt auch Geld zu verdienen, und das ist der Reiz.“
