Recycling und Wertsteigerung: Der Weg der Energiebatterien in den Ruhestand

Dieses Jahr ist das Jahr, in dem das Phänomen der Energieknappheit am tiefsten in den Köpfen der Menschen verwurzelt ist. In den vergangenen Tagen kam es in Gebieten wie Jiangsu und Zhejiang sowie in den drei nordöstlichen Provinzen zu Stromausfällen und angepassten Produktionsplänen, etwa nach dem Schema „zwei Tage arbeiten, fünf Tage ruhen“, um die Produktionskapazität zu begrenzen. Ob dies nun an der Energieknappheit bei Brennstoffen oder an den Einschränkungen durch die duale Kohlenstoffsteuerung liegt, zeigt, dass das Energieproblem immer ernster wird. Saubere Energie, grüne Energie und nachhaltige Entwicklung sind die Hauptziele der zukünftigen wirtschaftlichen Entwicklung aller Länder der Welt.

Unter den menschlichen Aktivitäten ist auch der Verkehrssektor, der einen großen Anteil an den Kohlendioxidemissionen hat, eine wichtige Maßnahme für die industrielle Transformation und Umstellung auf neue Energien. Der „Countdown zu einer umfassenden neuen Energie“ hat begonnen. Autohersteller und Länder haben Zeitpläne für ein Verkaufsverbot für Benzinfahrzeuge angekündigt. Der Trend zur Elektrifizierung von Autos hat sich beschleunigt. Für Fahrzeuge mit herkömmlichem Kraftstoff sind Elektrofahrzeuge nicht nur eine Konkurrenz der Vergangenheit. Fahrzeuge mit Kraftstoffeinspritzung geraten in eine Situation beschleunigter Eliminierung.

Vor diesem Hintergrund verzeichnen Fahrzeuge mit neuer Energie ein rasantes Wachstum. Daten der chinesischen Vereinigung der Automobilhersteller zeigen, dass die Verkäufe von Fahrzeugen mit neuer Energie in meinem Land im Jahr 2020 1,367 Millionen Einheiten erreichten, was einer Steigerung von 10,9 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. China lag beim Produktions- und Verkaufsvolumen sechs Jahre in Folge auf Platz 1 weltweit. Im ersten Halbjahr 2021 erreichten die Inlandsverkäufe von Fahrzeugen mit neuer Antriebsenergie 1,206 Millionen Einheiten, eine Verdoppelung im Vergleich zum Vorjahr. Der chinesische Verband der Automobilhersteller geht davon aus, dass die Inlandsverkäufe von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben in diesem Jahr 2,4 Millionen Einheiten erreichen werden, was einem Anstieg von rund 76 Prozent gegenüber dem Vorjahr entspricht.

Mit der rasanten Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Energie werden sich die Marktgröße für Antriebsbatterien und die Marktgröße für das Recycling von Antriebsbatterien weiter vergrößern. Die Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Antriebsenergie begann im Jahr 2014 und dieses Jahr ist auch das Jahr mit der höchsten Ausmusterung der ersten Charge von Antriebsbatterien. Was tun mit den Akkus nach ihrer „Pensionierung“? Welche Herausforderungen gibt es beim Recycling von Strombatterien? Was ist der zukünftige Trend beim Recycling von Strombatterien?

Als die erste Charge von Power-Batterien "starb"

Wir wissen, dass die Kapazität der Batterie nach wiederholtem Laden und Entladen nachlässt und ihre Lebensdauer verkürzt wird. Bei den in Elektrofahrzeugen verwendeten Antriebsbatterien gilt: Wenn der Kapazitätsverlust der Batterie um mehr als 20 % abnimmt, können die Fahrfunktionen des Fahrzeugs nicht mehr erfüllt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Leistungsbatterie mit der Situation der „Ruhestandsverweigerung“ konfrontiert.

Die Lebensdauer von Lithiumbatterien beträgt im Allgemeinen 5–8 Jahre, die tatsächliche Lebensdauer 4–6 Jahre. Laut der Analyse des Forschungsberichts von China Merchants Securities begannen die im Jahr 2014 produzierten Akkumulatoren, berechnet auf Grundlage der vier bis sechsjährigen Lebensdauer von Akkumulatoren, im Jahr 2018 chargenweise auszumustern. Es wird erwartet, dass in meinem Land ab 2021 die Spitzenphase der Ausmusterung der ersten Charge von Akkumulatoren beginnt.

Wenn die Kapazitätsabnahme ausgemusterter Batterien im Bereich von 20–40 % liegt, kann dies der Sekundärnutzung der Batterien – der Kaskadennutzung – entsprechen. Sie werden im Allgemeinen in Kommunikationsbasisstationen, Solarstraßenlaternen, USV-Stromversorgungen und anderen kleinen Energiespeicherfeldern verwendet. Bei einem Kapazitätsverlust der Batterie um mehr als 40 % wird diese demontiert und direkt recycelt. Der Markt für das Recycling von Strombatterien ist auch nach der Methode des Batterierecyclings unterteilt: zwei Geschäftsmodelle: Kaskadennutzungsmodell und Demontagerecyclingmodell.

Die Verantwortung für das Recycling von Akkumulatoren liegt häufig bei den Herstellern von Akkumulatoren. Derzeit kooperieren große Hersteller von Akkumulatoren mit Materialunternehmen und externen Recyclingagenturen, indem sie strategische Allianzen bilden und sich am Kapital beteiligen, um das Geschäft mit dem Batterierecycling auszubauen. Zum Beispiel die bekannten CATL und BYD. Bereits 2013 stieg CATL durch die Übernahme von Brunp Recycling in das Batterierecyclinggeschäft ein. Im Jahr 2018 kam es zu einer strategischen Kooperation mit der SAIC Group, um gemeinsam das Recycling und die Wiederverwendung von Antriebsbatterien für Fahrzeuge mit neuer Energie zu fördern.

Unternehmen, die sich mit Materialien für Lithiumbatterien beschäftigen, erzielen durch das Recycling wichtiger Metallressourcen aus Altbatterien eine vollständige Stilllegung ihrer Produktionsstätten und senken ihre Kosten. Zu den repräsentativen Unternehmen zählen unter anderem Guanghua Technology, GEM und Huayou Cobalt. Diese Unternehmen haben nicht nur eigene Geschäftsbereiche für die Verarbeitung von Mineralien und anderen Ressourcen entwickelt, sondern auch nachgelagerte Recyclingunternehmen integriert, ihre Kanäle für die Rohstoffversorgung im Bereich seltener Metallressourcen erweitert und eine stabile Ressourcenversorgung und -kosten sichergestellt.

Das repräsentative Unternehmen des Geschäftsmodells der Kaskadennutzung ist der China Tower. China Tower arbeitet mit Automobilherstellern und Batterieunternehmen zusammen, um gemeinsam ein Recyclingnetzwerk aufzubauen und zu nutzen. Derzeit hat das Unternehmen strategische Kooperationsvereinbarungen mit vielen Unternehmen unterzeichnet, die mit alternativen Antrieben Fahrzeuge herstellen, wie etwa FAW, Dongfeng, JAC, BYD und NIO. Diese Kooperationsvereinbarungen dienen hauptsächlich dem Recycling und der Verwertung ausgedienter Batterien von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie.

Neben diesen Recyclingwegen über formelle Großbetriebe gibt es auch einige kleine Werkstätten. Die Beijing News berichteten, dass diese kleinen Werkstätten durch die Ausnutzung günstiger Preise und Haus-zu-Haus-Dienste einen großen Marktanteil im Geschäft mit dem Recycling von Strombatterien erobert hätten. Allerdings verfügen diese kleinen Werkstätten über unzureichende technologische Möglichkeiten, eine geringe Effizienz beim Ressourcenrecycling, lückenhafte Qualifikationen und große Sicherheits- und Umweltrisiken.

Derzeit gibt es in meinem Land 15.000 Unternehmen, die sich mit dem Recycling von Strombatterien befassen. Das Jahr 2020 war eine Zeit explosionsartigen Wachstums bei der Zahl der Unternehmensregistrierungen. Im Laufe des Jahres wurden insgesamt 2.579 Unternehmen registriert, was einem Anstieg von 253,3 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Im ersten Halbjahr 2021 wurden 9.435 neue Unternehmen registriert, ein Anstieg von 2.611,2 % gegenüber dem Vorjahr. Ohne Fleiß kein Preis. Hinter dem explosiven Wachstum der registrierten Unternehmen steht der Gedanke, dass sie alle ein Auge auf den Markt für das Recycling von Strombatterien mit seinen großartigen finanziellen Aussichten geworfen haben. Laut Angaben des China Automotive Technology and Research Center überstieg die Gesamtzahl der im Jahr 2020 in China ausgemusterten Antriebsbatterien 200.000 Tonnen (ca. 25 GWh) und die Marktgröße erreichte 10 Milliarden Yuan.

Der Markt für das Recycling von Strombatterien steckt noch in den Kinderschuhen. Die aktuelle Situation ist gemischt: Kein Unternehmen entwickelt sich schnell, und alle sind noch dabei, sich heranzutasten und zu wachsen. Branchenkenner sagten, dass der wirtschaftliche Wert der Kaskadennutzung zum gegenwärtigen Zeitpunkt relativ gering sei und dass sich noch keine Technologie- und Industriestandards herausgebildet hätten, sodass noch Raum für Wachstum und Entwicklung bestehe.

Obwohl das Recycling und die Demontage von Batterien ein gewisses Ausmaß erreicht haben, sind damit auch viele Herausforderungen verbunden.

Hindernisse beim Recycling von Akkumulatoren

Der Hauptgrund für das Recycling von Akkumulatoren liegt für Unternehmen darin, dass sie damit ein geschlossenes Recycling-Kreislaufmodell innerhalb des Unternehmens etablieren und eine Wiederverwertung der Ressourcen erreichen können. Auch für die Branche der Fahrzeuge mit alternativer Energie gibt es hier einen enormen Mehrwert, den es zu erkunden gilt. Dadurch wird nicht nur die Rohstoffversorgung der Unternehmen verbessert, sondern auch ihre Abhängigkeit von vorgelagerten Metallressourcen verringert. Interessen, Werte und Risiken gehen seit jeher Hand in Hand. Hinter Chancen und Reichtum verbergen sich auch zahlreiche Herausforderungen und Risiken.

Die Herausforderungen beim Recycling von Antriebsbatterien liegen hauptsächlich in der Batterietechnologie und den Strukturmaterialien. Der erste Grund sind die von den Herstellern von Akkumulatoren auferlegten Beschränkungen hinsichtlich der Vertraulichkeit von Akkutechnologie und Geschäftsinformationen. Wir wissen, dass für Batteriehersteller das Energiemanagementsystem in der Batterie die wichtigste technische Information darstellt, daher werden auch entsprechende Leseberechtigungen festgelegt. Wenn die Batteriekapazität auf einen Punkt sinkt, an dem sie den Betrieb von Elektrofahrzeugen nicht mehr unterstützt, müssen Recyclingunternehmen die Lebensdauer und den Verschleiß der Batterie erneut testen. Der Aufwand und die Kosten des Recyclings sind gestiegen.

Zweitens gibt es Einschränkungen, die durch die Batteriematerialien selbst bedingt sind. In Akkumulatoren sind zahlreiche Schadstoffe wie Schwermetalle enthalten. Beispielsweise weisen die Nickel-, Kobalt- und Manganelemente in ternären Batterien eine gewisse biologische Toxizität auf und eine unsachgemäße Handhabung schädigt die ökologische Umwelt. Beim Zerlegen, Sortieren, Reparieren oder Schmelzen gebrauchter Batterien zur Gewinnung metallischer Elemente wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan ergeben sich Herausforderungen hinsichtlich der Extraktionstechnologie sowie der Vermeidung und Kontrolle der Umweltverschmutzung. Kontaminierte Materialien in Batterien müssen mit ausgereiften Technologien und Geräten behandelt werden. Diese Einrichtungen müssen modernisiert werden, um die Zahl der Unfälle zu verringern.

Schließlich müssen die Normen und Richtlinien der Branche geklärt werden. Es gibt keinen Industriestandard zur Regulierung der Akkumulatoren selbst. Das Modell und die Leistungsfähigkeit jeder Batterie sind unterschiedlich und die Standards und Systeme zu ihrer Bewertung sind nicht fundiert. Dies führt auch zu einem unklaren Preismechanismus, der dazu führt, dass kleine Werkstätten den Markt stören. Batterien werden auf informellem Wege gekauft und von kleinen Werkstätten zerlegt, was sogar zu einer Verschmutzung der regionalen Umwelt führt, und der Recyclingprozess wird nicht wirksam überwacht.

Es wird davon ausgegangen, dass derzeit weniger als 30 % der ausgemusterten Batterien tatsächlich in führende Unternehmen fließen. Eine große Zahl ausrangierter Batterien ist in informelle Kanäle geflossen, was zu einer chaotischen Recyclingsituation führt. Die Batterien, die in kleine Werkstätten gelangen, werden dort verarbeitet und zu kleinen Powerbanks verarbeitet oder einfach so weiterverarbeitet, dass sie als neue Batterien ausgegeben werden. Außerdem werden Edelmetalle mit primitiven Methoden gewonnen, was Sicherheitsrisiken und Umweltverschmutzung mit sich bringt.

Derzeit sind die gängigen Strombatterien hauptsächlich ternäre Lithiumbatterien und Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Bei der ersten Charge ausgemusterter Batterien handelte es sich jedoch hauptsächlich um Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Aus wirtschaftlicher Sicht werden Lithium-Eisenphosphat-Batterien hauptsächlich zur Kaskadennutzung verwendet, und die Vorteile des Recyclings und der Demontage sind nicht hoch. Da ternäre Batterien seltene Metalle wie Nickel, Kobalt und Mangan enthalten, können diese Metallelemente extrahiert werden, um die positiven Elektrodenmaterialien der Batterie zu verarbeiten, und ihr Recycling- und Demontagewert ist relativ hoch. Bis zur Abschaffung der ternären Batterien wird es allerdings noch einige Zeit dauern, was auch bedeutet, dass die aktuellen Gewinne aus dem Batterierecycling nicht so hoch ausfallen wie erwartet.

Es wird einige Zeit dauern, bis sich die gesamte Branche etabliert hat, und bis zum Recycling von Akkumulatoren ist es noch ein weiter Weg.

Die Zukunft des Batterierecyclings: Energiespeicherung und Recycling

Vor dem Hintergrund der doppelten Reduzierung der Kohlendioxidemissionen und des Verkaufsverbots für Fahrzeuge mit Kraftstoffantrieb sind die Entwicklungsaussichten für Fahrzeuge mit neuer Energie unbegrenzt. Nach Angaben des Ministeriums für öffentliche Sicherheit lag die Zahl der mit neuer Energie betriebenen Fahrzeuge im Land bis Ende Juni dieses Jahres bei 6,03 Millionen, was 2,06 % der Gesamtzahl der Fahrzeuge entspricht. Da die Stilllegung von Antriebsbatterien auf dem Höhepunkt ihrer Leistung näher rückt, ist auch der Markt für das Recycling von Antriebsbatterien in Schwung gekommen und zu einem wichtigen Bindeglied in der Entwicklung der Industriekette für Fahrzeuge mit neuer Antriebsenergie geworden.

Die Zusammenarbeit zwischen vor- und nachgelagerten Unternehmen in der Industriekette des Recyclings von Strombatterien ist ein unvermeidlicher Entwicklungstrend, da der gesamte Recyclingprozess von Strombatterien viele komplexe Zusammenhänge umfasst und eine Koordination zwischen vor- und nachgelagerten Unternehmen der Branche erfordert. Beispielsweise können Automobilhersteller auf der Verbraucherseite direkt mit den Verbrauchern in Kontakt treten und den Verkehr über die Kanäle anziehen, während ihre Nachteile hinsichtlich des Batterierecyclings und der Materialherstellungskapazitäten durch eine Zusammenarbeit mit Batterieherstellern ausgeglichen werden können. Mit der Öffnung des Marktes für Kaskadennutzung werden sich immer mehr Automobilunternehmen am Modell der „kooperativen Allianz“ von Batterieherstellern, Materialherstellern usw. beteiligen.

Bei der Kaskadennutzung von Strombatterien wurden neben der Verwendung in Niedriggeschwindigkeitsszenarien und Kommunikationsbasisstationen keine guten Produkte zur Energiespeicherung entwickelt. Allerdings ist diese Richtung auch in Zukunft ein wichtiger Plan und eine wichtige Erkundung. Zuvor erwähnte BrainPole das Thema Energiespeicherung in der Zukunft des Reisens. Für intermittierende Energien wie Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft usw. sind diese Energiequellen sehr gute saubere Ergänzungsenergiequellen, aber da ihre Gewinnung entsprechende Bedingungen erfordert, werden in der Spitzenzeit der Energiegewinnung viele Ressourcen verschwendet. Wenn es durch die Entwicklung von Energiespeichertechnologien gelingt, diese Second-Life-Batterien effektiv zu nutzen, erneuerbare Energie zu speichern und zu integrieren und sie an Fahrzeuge mit neuer Energie zurückzuspeisen, wird dies auch einen großen Beitrag zur effizienten Nutzung von Ressourcen leisten.

Die größte Einschränkung für die Akkubranche besteht darin, dass es innerhalb der Branche keine einheitlichen Spezifikationen, Standards und Technologien gibt. Sowohl der Austausch und die Wiederauffüllung der Batterien als auch der Recyclingprozess neuer Energiebatterien sind mit erheblichen Kosten verbunden und stellen einen erheblichen Widerstand gegen die Entwicklung der Branche dar. Ein großer Teil der Schwierigkeiten bei der Regulierung des Recyclings von Strombatterien hängt mit der Inkonsistenz des Bewertungssystems und des Standardmodells der Branche zusammen. Die Standardisierung und Vereinheitlichung von Industriestandards ist der Kern der zukünftigen Entwicklung. Programmatische Dokumente, normative Richtlinien usw. müssen weiter verbessert und umgesetzt werden, um das Chaos auf dem Markt zu beenden und dem Batterierecyclingmarkt die Entwicklung eines positiven Kreislaufs zu ermöglichen.

Der Recyclingwert von Akkumulatoren liegt auf der Hand. Ob es nun darum geht, Gewinne für Unternehmen und Industrien zu erzielen oder zur Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und zum Umweltschutz beizutragen, es spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer grünen Wirtschaft. Da sich die Industriestandards ständig verbessern, werden immer mehr Batterien nach und nach ausgemustert. Die geplante Produktionskapazität und die Vorteile von Power-Batterien werden schrittweise realisiert, was einen Mehrwert für die gesamte Branche darstellt, das Wachstum der grünen Wirtschaftsökologie fördert und die Kohlenstoffemissionen aus menschlichen Reiseaktivitäten deutlich reduziert.