26.08.2025 Tutorials Green ICT-Tutorials

Batterien Teil 2: Zusammensetzung und Recycling | Green ICT Courses

Franziska Maisel, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer IZM, erläutert im 12. Teil der Green ICT Tutorials die Zusammensetzung und das Recycling von Batterien sowie relevante Batterierohstoffe. Dieses Video baut auf dem Video »Batterien Teil 1: allgemeiner Überblick und gesetzliche Richtlinien« auf, in dem die Grundlagen des Batterieaufbaus, ihre Funktionsweise sowie die Marktentwicklung dargestellt wurden.

Welche Rohstoffe sind in einer Batterie enthalten?

©Fraunhofer IZM / Fraunhofer Mikroelektronik

Die Zusammensetzung einer Batterie kann je nach Typ variieren. Am Beispiel einer Lithium-Ionen-Batterie lassen sich die typischen Hauptkomponenten identifizieren:

Der Separator macht etwa 5-7 % der Batterie aus und wird in der Regel aus Kunststoff gefertigt.
Der Elektrolyt, der zwischen 10-15 % des Gesamtgewichts ausmacht, kann verschiedene Zusammensetzungen aufweisen. In den hier betrachteten Beispielen kommen insbesondere Lithium und Phosphor zum Einsatz.
Die Kollektoren, die einen Anteil von 10-16 % haben, bestehen hauptsächlich aus Kupfer und Aluminium.
Die Anode besteht zumeist aus Graphit und trägt ebenfalls 10-16 % zum Gesamtgewicht bei.
Die Kathode, mit einem Anteil von 25-30 %, enthält je nach Batterietyp Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan, Phosphor und Eisen.
Das Gehäuse besteht entweder aus Kunststoff oder Aluminium, teilweise auch aus Eisen.

Critical Raw Materials Act

Der »Critical Raw Materials Act« der Europäischen Union definiert kritische und strategische Rohstoffe. Ziel dieser Verordnung ist es, die Industrie in der EU nachhaltig mit diesen Rohstoffen zu versorgen und die Abhängigkeit von einzelnen Ländern zu verringern.

Kritische Rohstoffe sind solche, die aufgrund hoher Nachfrage und begrenzter Verfügbarkeit als besonders wichtig eingestuft werden. Dazu gehören unter anderem Lithium, Kobalt, Mangan, Graphit, Phosphor und Silizium. Strategische Rohstoffe sind potenziell kritische Materialien, die für neue Technologien in Zukunft eine entscheidende Rolle spielen könnten, wie beispielsweise Nickel und Kupfer.

Insgesamt werden im Critical Raw Materials Act 34 kritische und strategische Rohstoffe aufgeführt.

Um die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen zu reduzieren und auf alternative Materialien umzusteigen, wird die Zusammensetzung der Kathoden in Lithium-Ionen-Batterien ständig weiterentwickelt.

Woher stammen die Rohstoffe für Batterien?

Die Rohstoffversorgung für Batterien ist global stark konzentriert, wie die Rohstoffsituation nur einiger kritischer und strategischer Rohstoffe zeigt.

Lithium: Europa verfügt nur über etwa 1 % der weltweit bekannten Lithium-Ressourcen. Die Primärproduktion ist zu 53 % in Australien konzentriert, gefolgt von Chile und China.
Kobalt: Der Hauptabbau erfolgt zu 73 % in der Demokratischen Republik Kongo, was viele Länder von einer einzigen Quelle abhängig macht. Dies führt zur Entwicklung kobalt-armer Kathodenchemien.
Nickel: Die Primärproduktion ist in Indonesien und den Philippinen konzentriert, Australien und Russland haben ebenfalls bedeutende Vorkommen.
Graphit: 79 % des weltweiten Graphitabbaus findet in China statt, was eine große Abhängigkeit mit sich bringt.

Angesichts dieser Rohstoffsituation wird die Notwendigkeit deutlich, Alternativen zu entwickeln und in rohstoffarmen Regionen wie Europa vermehrt auf Recycling zurückzugreifen.

Warum ist Recycling wichtig?

Das Recycling von Batterien spielt eine entscheidende Rolle für die Rückführung wertvoller Rohstoffe in die Produktionskette und zur Schonung von Primärressourcen. Besonders in weniger regulierten Ländern führt die Gewinnung von Rohstoffen durch giftige Chemikalien zu erheblichen Umweltverschmutzungen und Risiken.

Der Primärabbau von Rohstoffen ist mit einem hohen Wasser- und Energieverbrauch verbunden und verursacht erhebliche CO₂-Emissionen. Zudem sind in vielen Abbauregionen Menschenrechtsverletzungen, unfaire Bezahlung, Kinderarbeit und mangelhafte Sicherheitsstandards weit verbreitet.

Recycling in Europa

In Europa gibt es bislang nur wenige Recyclinganlagen, was bedeutet, dass Batterien oft über weite Strecken transportiert werden müssen. Allerdings führt der wachsende Batteriestrom zu einem erhöhten Bedarf an Batterierecycling, um die gesetzlichen Vorgaben der Batterieregulierung zu erfüllen, und damit auch zur Planung und zum Bau neuer Anlagen. Diese Entwicklung könnte Europa künftig eine stabilere Rohstoffversorgung ermöglichen und die Abhängigkeit vom internationalen Rohstoffmarkt verringern. Für mehr Details lohnt es sich, das Video anzusehen.