99,6 % Rückgewinnung: Wie ein Verfahren aus China alte E-Auto-Akkus direkt zu neuen macht

Elektroautos gelten als Dreh- und Angelpunkt der Verkehrswende. Doch ihre Batterien halten nicht ewig, und das trübt den Nimbus der Nachhaltigkeit. Ab 2030 dürften laut einer gemeinsamen Studie des Europäischen Patentamts (EPA) und der Internationalen Energieagentur (IEA) weltweit jährlich rund 1,2 Mio. Antriebsbatterien das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, 2040 könnten es 14 Mio. pro Jahr sein. Was mit diesen Akkus geschieht, entscheidet mit darüber, woher die Rohstoffe für die nächste Batteriegeneration kommen.

Eine mögliche Antwort kommt aus China: Das EPA hat heute (2. Juli) in Berlin Xie Yinghao, Yu Haijun und ihr Team von Brunp, der Recyclingtochter des chinesischen Batterieherstellers CATL, mit dem Europäischen Erfinderpreis 2026 in der Kategorie „Nicht-EPA-Länder“ ausgezeichnet. Ihr Verfahren wandelt ausgediente Lithium-Ionen-Batterien direkt in neues Kathodenmaterial um – nach Angaben des Unternehmens mit einer Rückgewinnungsquote von 99,6 % für Nickel, Kobalt und Mangan.

Wieso nur ein Bruchteil recycelt wird

Zahlen der IEA zeigen, wie groß der anrollende Materialstrom ist: Zwischen 2018 und 2023 kam weltweit eine Lithium-Ionen-Batteriekapazität von mehr als 2.000 GWh hinzu. Das würde rechnerisch für rund 40 Mio. Elektrofahrzeuge und Tausende Batteriespeicherprojekte reichen. In all diesen Zellen stecken teure und geopolitisch umkämpfte Rohstoffe wie Lithium, Nickel und Kobalt.

• Recycelt wird davon bislang nur ein Bruchteil. Das liegt auch an den etablierten Verfahren: Bei der Pyrometallurgie werden Altbatterien eingeschmolzen. Dabei geht das Lithium meist in der Schlacke verloren.

• Die Hydrometallurgie löst das zerkleinerte Batteriematerial komplett in Säure auf und baut die Metalle anschließend neu zu Kathodenmaterial zusammen. Das funktioniert, verschlingt aber große Mengen an Wasser, Chemikalien und Energie. Forschende weltweit suchen deshalb nach milderen Alternativen, etwa mit Mikrowellen-Plasma und Zitronensäure.

So funktioniert das „gezielte Recycling“

Das Brunp-Team geht einen dritten Weg. Sein „gezieltes Recycling“ wandelt Altbatterien direkt in Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan-Oxid (NCM) um, ein wichtiges Material für E-Auto-Batterien.

Die Idee: Die funktionale Kristallstruktur des Kathodenmaterials bleibt erhalten, statt es in seine Rohelemente zu zerlegen. Verbrauchtes Lithium wird nachdosiert, Defekte im Kristallgitter werden ausgeheilt, die Oberfläche wird neu beschichtet. Man kann sich das wie eine Kernsanierung vorstellen: Das Haus wird nicht abgerissen und neu gebaut, sondern auf den Rohbau zurückgeführt und modernisiert.

Die Bilanz kann sich sehen lassen, stammt allerdings vom Unternehmen selbst:

• 99,6 % des Nickels, Kobalts und Mangans und 96,5 % des Lithiums ließen sich zurückgewinnen
• der Verbrauch von Säuren und Laugen sank um 73 %
• der CO₂-Fußabdruck des regenerierten Kathodenmaterials lag um 61 % unter dem der herkömmlichen Herstellung

Details noch unklar

Wie der industrielle Prozess im Detail abläuft, legt Brunp nicht offen. Fachleute ordnen solche Verfahren zwischen einer verkürzten Hydrometallurgie und der direkten Regenerierung ein. Ein reines Auffrischen alter Kathoden dürfte im großtechnischen Maßstab kaum dahinterstecken.

„Dieser Durchbruch ist das Ergebnis von zwei Jahrzehnten engagierter Forschung im Bereich der Kreislaufwirtschaft“, sagt Yu Haijun. Die Anerkennung gebühre dem gesamten Forschungs- und Entwicklungsteam.

Vom Entsorgungsproblem zum Patent-Weltmarktführer

Die Anfänge reichen in die frühen 2000er Jahre zurück, als wachsende Berge an Altbatterien und Chinas Abhängigkeit von Rohstoffimporten zum Problem wurden. 2005 wurde Brunp Recycling gegründet; Yu Haijun entwickelte die konzeptionellen Grundlagen des gezielten Recyclings, Xie Yinghao brachte die Technologie vom Labor in die Industrie. 2015 wurde Brunp Teil des CATL-Ökosystems – seither beliefert das Unternehmen große Automobilhersteller mit regenerierten Kathodenmaterialien.

Heute führt Brunp laut der EPA/IEA-Studie das globale Patentranking der Batterie-Kreislaufwirtschaft an, noch vor Konzernen wie Toyota, LG und Sumitomo. Bei derselben Zeremonie in Berlin ehrte das EPA übrigens auch einen deutschen Ingenieur: Rainer Marquardt erhielt den Preis für sein Lebenswerk.

Europa unter Zugzwang

Für Europa ist die Auszeichnung auch ein Fingerzeig. Die EU-Batterieverordnung schreibt steigende Rückgewinnungsquoten vor; ab 2031 müssen unter anderem 95 % des Kobalts und Nickels aus Altbatterien zurückgewonnen werden. Brunp erreicht solche Werte nach eigenen Angaben bereits heute im industriellen Maßstab.

Bei den Kapazitäten ist der Abstand deutlich: Laut IEA dürfte Brunp im Jahr 2030 rund 5 % der weltweiten Vorbehandlungskapazität für das Batterierecycling stellen. Das wäre doppelt so viel wie der zweitgrößte Anbieter. Europas führender Recycler Umicore kommt auf 2 %, während China insgesamt über 80 % der globalen Vorbehandlung halten dürfte.

Auch europäische Akteure wie BASF oder das Aachener Start-up Cylib bauen ihre Anlagen aus. Das Rennen gewinnt, wer seine Patente am schnellsten in die industrielle Realität überführen kann.