Akku 4 Future - 2nd life
Das im Freien abgestellte Auto, das sich beim ersten Frost nicht mehr starten lässt, das Handy, das schon zu Mittag nach einer Steckdose piepst und der Laptop, der nur mehr als Stand-PC zu verwenden ist sind Beispiele, wo man sich einen Jungbrunnen für seine Akkus wünscht. Die RMA untersucht die Möglichkeiten einer Wiederbelebung von Blei- und Lithium-Akkumulatoren. Von der FH Kärnten wurde diese Frage nach dem Stand der Technik und der Forschung im Rahmen des EU-geförderten Projekts Akku4Future (http://www.akku4future.eu) an uns gestellt.
Für Blei-Akkus werden Geräte am Markt angeboten, welche durch hochfrequente Stromimpulse störende Sulfatkristalle wieder auflösen, die sich besonders bei langsamer und tiefer Entladung bildenden. Durch diese Desulfatisierung kann die Lebensdauer der Akkus verlängert und nicht mehr funktionstüchtige Akkus reaktiviert werden. Alle anderen Alterungserscheinungen - vor allem die Zerstörung der Bleielektroden - sind irreversibel und können nicht behoben werden.
Der Aufbau der Lithium-Akkus ist viel komplexer und variiert stark zwischen den Herstellern. Die Alterungsprozesse sind irreversibel und beruhen auf chemischen und physikalischen Reaktionen zwischen den verbauten Materialien. Hohe und tiefe Temperaturen (> 40°C, < 0°C) sowie extreme Betriebszustände fördern diese Alterungsprozesse, die ab der Produktion abzulaufen beginnen. Durch die Wahl der Komponenten und der Bauart gelingt es zwar die Alterung zu reduzieren, es gibt jedoch keine Technologien, welche die Alterungsprozesse rückgängig machen können.
Bei kleinen Akkupacks, wie sie in Mobiltelefonen und Laptops eingesetzt werden, ist oft ein Schaden im integrierten elektronischen Batteriemanagementsystem für die Unbrauchbarkeit des Akkupacks verantwortlich. Im Falle tiefentladener Akkus können spezielle Ladegeräte die Ladesperre des Batteriemanagementsystems umgehen und so scheinbar kaputte Akkus wieder zum Leben erwecken.
Bis 2030 wird mit einem Ansteigen der Menge an großen Akkupacks aus E-Mobilen um jährlich 20 % - 40 % gerechnet. In Österreich werden 2020 rund 570 t, im Jahr 2030 schon 7.000 t Akkus aus Elektroautos anfallen. Deutschland forscht an einem Recyclingverfahren, das ein fast vollständiges Recycling des seltenen Metalls Lithiums aus den gebrauchten Akkus ermöglicht. Vor der rein stofflichen Wiederverwendung könnten die Speichersysteme für die Telekommunikation, für Photovoltaikanlagen, zur Absicherung gegen Netzausfall, zur Abpufferung von Bedarfsspitzen oder bei der Integration von dezentralen, kleinen Stromeinspeisern in das Stromnetz eingesetzt werden, da die gebrauchten Lithium-Akkus der E-Mobile noch über eine beachtenswerte Restspeicherkapazität verfügen. Besonders in den USA wird das Thema „Second Use“ seit längerem intensiv diskutiert und beforscht. Hindernisse in der Umsetzung sind die unbekannte Restlebensdauer der gealterten Akkus und die große Vielfalt an Bauweisen und Charakteristika die das Zusammenbauen größerer Speicher erschwert. Konkurrent sind die wesentlich billigeren Blei-Akkus, da diese Technologie ausreichend erprobt ist und bei stationären Anwendungen der Platzbedarf und das Gewicht nur eine untergeordnete Rolle spielt.