In den nächsten Jahren wird die Zahl ausrangierter Batterien von Elektroautos und anderen elektrisch angetriebenen Geräten dramatisch steigen. Im Jahr 2030 werden etwa 1,2 Millionen dieser Batterien weltweit aus dem Verkehr gezogen, und die Prognosen für 2040 liegen sogar bei rund 14 Millionen, wie die Technische Universität Graz in einer aktuellen Mitteilung ausführt. Die Herausforderung bestehe darin, diese Batterien effizient zu recyceln oder anderweitig zu nutzen, um Ressourcen zu schonen und Umweltbelastungen zu vermeiden.
Forscher der Technischen Universität Graz am Institut für Fahrzeugsicherheit haben sich dieser Herausforderung angenommen. Sie entwickelten Methoden, um den Zustand gebrauchter Batterien präzise zu bewerten. Dadurch lässt sich besser abschätzen, ob sich eine Batterie für eine sogenannte „Second-Life“-Verwendung eignet, beispielsweise als stationärer Stromspeicher.
Die Wissenschaftler haben sich auf die Untersuchung von Lithium-Ionen-Zellen konzentriert, die bereits in Elektroautos verwendet wurden. Im Labor haben sie diese Zellen unter kontrollierten Bedingungen geladen und entladen, um 31 verschiedene Messwerte zu erfassen. Aus diesen Daten haben sie 13 Indikatoren identifiziert, die zuverlässig den Alterungszustand der Batterien anzeigen. Diese umfassen unter anderem die Kapazität während des Ladens und Entladens, die Temperaturdifferenzen an den Polen und das Relaxationsverhalten nach dem Ladevorgang.
„Anhand dieser Indikatoren können wir auf den Stand der Alterung von Lithium-Ionen-Batterien schließen und erste Rückschlüsse auf unterschiedliche Nutzungsprofile ziehen, ohne dabei auf datenschutzkritische Informationen zur Nutzungshistorie der Akkus angewiesen zu sein“, sagt Jörg Moser, Leiter des Battery Safety Center Graz vom Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz. „Auf dieser Basis können wir entscheiden, ob eine Batterie prinzipiell für eine Weiterverwendung in einem bestimmten Einsatzbereich in Frage kommt.“
Für eine risikoarme Weiterverwendung fehle noch die Bewertung des Sicherheitszustands der Batterien. Im Laufe ihres ersten Lebens komme es zu chemischen Veränderungen der Materialien, was sich auf deren sichere Verwendung auswirken kann. „Es ist entscheidend, Batteriezellen und die darin ablaufenden Prozesse, Reaktionen und Veränderungen im Detail zu verstehen, um sie hinsichtlich ihres Sicherheitsverhaltens qualifizieren zu können“, sagt Christian Ellersdorfer. Er leitet am Institut für Fahrzeugsicherheit das Comet-Projekt SafeLIB, in dem ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen sowie Automobil- und Technologieunternehmen an der sicherheitsrelevanten Bewertung neuer und gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien arbeitet. Mit ersten Ergebnissen ist bis Ende des Jahres zu rechnen.
Bis gebrauchte Batterien auf breiter Basis in 2nd-Life Anwendungen zum Einsatz kommen und so die Elektromobilität über den gesamten Lebenszyklus betrachtet noch nachhaltiger wird, dürften noch einige Jahre vergehen. Denn auch neue Speichermaterialien, die Sicherheit unterschiedlicher Batterietechnologien, die Wirtschaftlichkeit von Second-Life-Anwendungen und juristische Fragen zu Datenschutz, Gewährleistung oder Haftung müssen in Betracht gezogen werden, so die Forscher. „Daraus ergibt sich ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das wir an der TU Graz gemeinsam mit nationalen und internationalen Partnern in weiterführenden Forschungsprojekten bearbeiten wollen“, sagt Christian Ellersdorfer.
Quelle: TU Graz – Per Mail „Ein zweites Leben für Batterien“
