
Den Zustand einer E-Auto-Batterie von außen zu ermitteln, ist kaum möglich. Dafür braucht es intelligentere Methoden. (Bild: Mercedes-Benz)
Zur Wahrheit der Elektromobilität gehört, dass auch sie beziehungsweise die zentralen Bestandteile eines E-Autos zur Umweltbelastung werden können. Allen voran die Batterie. Bis 2030 sollen allein in Deutschland 15 Millionen batterieelektrische Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs sein, die allesamt über Batterien mit umweltkritischen Rohstoffen wie Cobalt, Nickel oder Lithium fahren. Und die müssen am Ende eines E-Auto-Lebenszyklus irgendwo hin. Um den Umweltvorteil von Elektroautos gegenüber Verbrennern in Zukunft aufrechterhalten zu können, braucht es schlaue Recycling-Konzepte. Und daran wird in der Branche mit Hochdruck gearbeitet. Im Herbst 2024 eröffnete beispielsweise Mercedes-Benz mit viel Getöse und dem Segen des Bundeskanzlers eine neue Fabrik für Batterierecycling im badischen Kuppenheim. Dort sollen – mit einer Jahreskapazität von 2.500 Tonnen – aus alten Akkus rückgewonnene Rohstoffe für die Produktion von mehr als 50.000 neuen Batteriemodulen aufbereitet werden.
Wie lässt sich das Leben der Batterie verlängern?
Doch nicht nur die E-Auto-Bauer selbst machen sich Gedanken zu einem nachhaltigeren Batteriekreislauf und der damit einhergehenden Erreichung der so eminent wichtigen Klimaziele. Forscher überall auf der Welt entwickeln Methoden, das neue Herz der elektrischen Fortbewegung besser zu verstehen und zu optimieren. So auch in Wuppertal. An der dortigen Uni forscht man unter anderem an der Batteriealterung und stellt sich die Frage, welchen Einfluss dies auf die Weiterverwendung der Akkus hat.
„Die Lebensdauer der verbauten Batteriezellen ist begrenzt, da die Nutzungsanforderungen irgendwann nicht mehr erfüllt werden können. Für eine Anwendung mit geringeren Anforderungen können gealterte Batterie in einem zweiten Leben jedoch weiterhin nutzbar sein“, sagt Prof. Stefan Bracke vom Lehrstuhl für Zuverlässigkeitstechnik und Risikoanalytik der Universität Wuppertal. Um eine solche Weiterverwendung in einem sogenannten Second-Life zu ermöglichen, ist es jedoch notwendig, die Alterung aufgrund der schleichenden Verringerung der Kapazität einer Batterie zu erfassen, zu beurteilen und zu quantifizieren. „Auf diese Weise können Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit der Batterie und auf sicherheitsrelevante Aspekte gezogen werden“, so Bracke.
Was steckt hinter dem Projekt Relibre?
Der Forscher leitet das Projekt Relibre, das seit September 2024 läuft und von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit 140.000 Euro gefördert wird. In diesem Rahmen soll erforscht werden wie die Computertomographie genutzt werden kann, um Zusammenhänge zwischen der Nutzung und der Alterung von Batteriezellen zu analysieren. „Die Computertomographie bietet die Möglichkeit, das Innere von Batteriezellen bildgebend zu untersuchen, ohne die Batterie öffnen zu müssen. Dadurch lassen sich verschiedene Veränderungen im Inneren der Batteriezelle, die einen Einfluss auf die Alterung, besitzen, zerstörungsfrei sichtbar machen. Dies erlaubt eine präzisere Untersuchung des Alterungszustandes der Batterie, wodurch die Second-Life Fähigkeit einer Batterie besser eingeschätzt und die Auswahl eines Einsatzszenarios optimiert werden kann“, so Experte Bracke.
Ein besonderer Fokus des Projekts liegt auf den Wechselwirkungen zwischen der Nutzung der Batterien im ersten Lebenszyklus und den beobachtbaren Veränderungen durch Herstellung und Gebrauch. Mit statistischen Methoden sollen Zusammenhänge analysiert werden, um Rückschlüsse auf die Alterungsprozesse und deren Ursachen ziehen zu können. Um Antworten zu finden und dazu beizutragen, der E-Auto-Batterie künftig ein zweites Leben zu schenken, hat das Projektkonsortium aus Wissenschaft und Wirtschaft noch Zeit bis Anfang Februar 2026, wenn das Forschungsprojekt offiziell endet. Bis dahin könnte der Hochlauf der Elektromobilität auch in Deutschland auch endlich Fahrt aufgenommen haben.