Da die Nachfrage nach Batterien stark ansteigt, wird der Bedarf an nachhaltigen Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette immer dringlicher – und dazu gehört auch, was mit Batterien nach dem Ende ihrer Lebensdauer geschieht.
Recycling ist keine Option mehr. Laut einem Bericht von McKinsey & Company (2023) werden bis 2030 jährlich über 2 Millionen Tonnen ausgedienter (EoL) Lithium-Ionen-Batterien dem Recycling zugeführt werden müssen.
Aber was passiert mit der Kohlenstoffanode — und kann sie wiederverwendet werden?
Wie werden Batterien heute recycelt?
Das Batterierecycling folgt typischerweise drei Hauptwegen:
- Mechanische Vorbehandlung: Zerkleinern, Schreddern und Trennen
- Hydrometallurgische Rückgewinnung: Chemische Auslaugung zur Extraktion von Metallen wie Lithium, Kobalt und Nickel
- Pyrometallurgische Behandlung: Hochtemperatur-Schmelzen zur Rückgewinnung wertvoller Metalle
Alle diese Methoden ergeben eine komplexe Mischung, die als „Schwarzmasse“ bekannt ist.
Was ist Schwarzmasse?
Schwarzmasse ist das Ergebnis der Zerkleinerung verbrauchter Batterien zu einem feinen Pulver, das Folgendes enthält:
- Lithium
- Kobalt
- Nickel
- Mangan
- Graphit (Kohlenstoffanode)
- Bindemittel, Elektrolytrückstände und Nebenmetalle
Diese Schwarzmasse wird zu einem recycelbaren Rohstoff — und wird zunehmend gehandelt, insbesondere in der EU und in China.
Was passiert mit der Kohlenstoffanode?
Während sich die meisten Recyclingprozesse auf die Rückgewinnung von Metallen konzentrieren, wird Graphit oft:
- Verbrannt während der pyrometallurgischen Behandlung, oder
- Mit Bindemittelrückständen und Fluoridsalzen kontaminiert bei hydrometallurgischen Verfahren
Infolgedessen kehrt der Kohlenstoff typischerweise noch nicht in die Batterie-Lieferkette zurück.
Kann Kohlenstoff wiederverwendet werden? Ja — aber mit Herausforderungen
Die Rückgewinnung von Kohlenstoff aus Schwarzmasse ist ein wachsender Forschungsbereich. Zu den größten Herausforderungen gehören:
- Reinheit: Verwendeter Graphit ist oft mit SEI (Solid Electrolyte Interphase), Bindemitteln und Abbauprodukten beschichtet.
- Strukturelle Schäden: Wiederholte Ladezyklen beeinträchtigen die Kristallinität des Graphits.
- Kosten: Reinigung und Wiederaufbereitung sind energie- und arbeitsintensiv.
Dennoch erproben mehrere Unternehmen (z. B. Ascend Elements, Cirba Solutions) die Rückgewinnung und Re-Graphitierung von Graphit mit vielversprechenden frühen Ergebnissen.
Warum überhaupt recycelter Graphit?
Warum sollte man die Rückgewinnung von recyceltem Graphit anstreben?
- Nachhaltigkeit: Reduziert die Nachfrage nach energieintensivem synthetischem Graphit
- Sicherheit: Diversifiziert die Versorgung und verringert die Abhängigkeit von kritischen Quellen (z. B. China)
- Kreislaufwirtschaft: Ermöglicht ein geschlossenes Materialsystem
Die Europäische Kommission hat natürlichen und synthetischen Graphit in ihre Liste der kritischen Rohstoffe (CRM) aufgenommen – was die Rückgewinnung zu einem strategischen Imperativ macht.
Wie geht es weiter?
Laut der European Battery Alliance (EBA, 2023) könnte recycelter Graphit bis 2035 bis zu 20 % des EU-Anodenmaterialbedarfs decken, wenn die Batterieproduktion hochgefahren wird.
Um dies zu ermöglichen, sind folgende Schritte erforderlich:
- Recyclingprozesse müssen weiterentwickelt werden, um Kohlenstoff zu erhalten und zu reinigen
- Die Sammelinfrastruktur muss verbessert werden
- Politik und Markt müssen die Integration von recyceltem Material unterstützen
Fazit
Während Kohlenstoff traditionell das „unsichtbare“ Material im Batterierecycling war, ändert sich das nun. Graphit – einst ein Abfallprodukt – wird heute als wertvolle, wiederverwendbare Ressource im Übergang zu einem nachhaltigen Batterie-Ökosystem angesehen.
Die Zukunft der Batterien wird kreisförmig sein — und Kohlenstoff muss Teil dieses Kreislaufs sein.
Suchen Sie Kohlenstoffmaterialien oder Schwarzmasse-Ausgangsstoffe?
Kontaktieren Sie Prime Elements — Ihren Partner für nachhaltige Lieferketten von Batterie-Rohstoffen.
