Toyotas Stand bei der Batterie-Wiederverwertung und seine Zukunftspläne

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Toyota arbeitet am Aufbau eines Kreislaufwirtschafts-Systems für die Traktionsbatterien aus seinen Elektroautos. Dabei liegt vor der stofflichen Wiederverwertung noch eine Phase verlängerter Wiederverwendung. Wie der Autohersteller mitteilt, sollen verschiedene Maßnahmen auch auf dem Weg zur geplanten CO₂-Neutralität ab 2050 helfen. Über den Stand der Entwicklung gibt der Konzern einen kurzen Zwischenbericht als Überblick.

Die erste Welle rollt

Ein konkreter Auslöser für einen erhöhten Recyclingbedarf sind die vor mehr als 20 Jahren eingeführten Prius-Modelle der ersten Generation, die heute das Ende ihres Lebenszyklus erreichen. Toyota rechnet dabei mit bis zu fünf Millionen Traktionsbatterien, alle noch mit Nickel-Metallhydrid-Zellchemie.

Zu den Maßnahmen gehört die Entwicklung von Batterien, die bereits in ihrer Konstruktion Rücksicht auf eine spätere Zerlegung in ihre Bestandteile und Wiederverwertung nehmen. Sie sollen im Auto "über die gesamte Nutzungsdauer" halten. Danach sollen die einzelnen Akkus ein zweites Leben in Autos oder anderen Stromspeichern finden, indem sie teils umgepackt zu neuen Batterien weiterverwendet werden. Dabei werden defekte oder zu schwache Zellen aussortiert. Das betrifft aber nicht alle Zellen, die aus dem Rahmen der Spezifikationen fallen, denn nicht-automobile Anwendungen bieten die Möglichkeit, Zellen mit verschiedenen Kapazitäten und Leistungen in einer Batterie weiterzunutzen. Erst am Ende ihrer Lebensdauer sollen sie stofflich zu neuen Zellen wiederverwertet werden. In dieser Phase kann zusätzlich ein großer Teil des CO₂-Ausstoßes vermieden werden.

"Reduce" – "Reuse" – "Recycle"

Die Zirkularität läuft auch bei Toyota nach den sogenannten "3R", nämlich "Reduce" – "Reuse" – "Recycle". Der Hersteller nennt das "Battery 3R" und begreift es als Teil einer umfassenderen globalen Umweltstrategie. Dabei legt Toyota Wert auf die Umsetzung bestimmter Standards bei der Entwicklung seiner Fahrzeuge, beginnend bei deren Konstruktion, bei der es etwa um die Verbesserung von Haltbarkeit und Langlebigkeit sowie die Minimierung von Abfall geht. Bei aller Globalität hat Toyota bei der Umsetzung die lokalen Gegebenheiten im Blick. Der Konzern wird dabei von der Ökonomie geleitet: Recycling lohnt sich umso mehr, je kürzer alle Transportwege sind.

Die Kriterien folgen den im 2020 formulierten siebten Toyota-Umweltaktionsplan "Toyota Environmental Challenge 2050" festgelegten Zielen, mit CO₂-Neutralität ab 2050. Im Fokus des Zwischenziels für 2025 liegt unter anderem die Einführung und Implementierung von Battery 3R in fünf Regionen – Japan, den USA, Europa, China und Asien, mit dem Ziel, die Sammlung von Altbatterien weltweit zu maximieren.

Teilziel "Reduce"

Zum Teilziel "Reduzieren" setzt das Unternehmen auf Batterieinnovation während der Entwicklung der BEVs der nächsten Generation im Jahr 2026. Dazu entwickelt Toyota Batterien mit neuen chemischen Eigenschaften und physikalischen Strukturen. Das umfasst die Verbesserung der Energiedichte bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien mit Flüssigelektrolyt bis hin zur Einführung bipolarer Strukturen sowohl für hybrid- als auch batterieelektrische Autos.

Teilziel "Reuse"

Das Teilziel "Reuse" will Toyota mit verschiedenen Nachnutzungsmöglichkeiten für Altbatterien angehen. Dazu haben das Energieunternehmen JERA (eine Abspaltung des Kraftwersunternehmens TEPCO nach 2011) und Toyota ein Großkapazitäts-Sweep-Energiespeichersystem entwickelt, das gebrauchte Traktionsbatterien elektrifizierter Fahrzeuge (Hybrid, Plug-in-Hybrid, batterieelektrisch und wasserstoffelektrisch) nutzt. Die Sweep-Funktion ermöglicht, recycelte Fahrzeugbatterien mit erheblichen Leistungs- und Kapazitätsunterschieden unabhängig von ihrem Alterungsgrad bis zur vollen Kapazität zu nutzen. Dazu ist die Entladung in Reihe geschalteter Batterien innerhalb Mikrosekunden frei steuerbar (sog. Bypassing). Darüber hinaus ermöglicht Sweep eine direkte Wechselstromabgabe über integrierte Wechselrichter.

Mit dem Energieunternehmen TEPCO (Tokyo Electric Power Company) hat Toyota ein Speicherbatteriesystem mit 1 MW Leistung und 3 MWh Kapazität entwickelt, das TEPCOs Betriebstechnologie und Sicherheitsstandards für stationäre Speicherbatterien und Toyotas Systemtechnologie für die Speicherung gebrauchter Elektrofahrzeuge kombiniert. Die Toyota Tsusho Corporation und Eurus Energy Holdings Corporation haben dieses System im Windpark Eurus Tashirohira installiert, ein Demonstrationstest ist derzeit im Gange. (Eurus Energy Holdings Corporation ist eine Holdinggesellschaft der Eurus Energy Group, Japans größtem Windkraftentwickler. Eurus Energy wiederum ist ein Joint Venture der Toyota Tsusho Corporation und der Tokyo Electric Power Company).

Unter "Reuse" und "Recycle" gleichzeitig lassen sich Toyotas Hybridbatterie-Initiativen zusammenfassen. Gebrauchte Nickel-Metallhydrid-Zellen aus gebrauchten Hybridautos werden auf dem japanischen Markt zu neuen Batterien zusammengebaut. Die defekten Zellen werden der Wiederverwertung zugeführt. Die neuen Batterien werden bereits seit 2013 stationär und seit 2014 für Fahrzeuge wiederverwendet.

Teilziel "Recycle"

In den USA will Toyota in Kooperation mit Redwood Materials (Nevada) demnächst eigene Batterien recyclen. Zudem soll Redwood Materials Toyota mit aktivem Kathodenmaterial (CAM) und Anodenkupferfolie aus den eigenen Recyclingaktivitäten für Toyotas zukünftige Produktion neuer Autobatterien in Nordamerika versorgen. Redwoods Ziele sind dabei Recyclingquoten nicht unter 20 Prozent Nickel, 20 Prozent Lithium und 50 Prozent Kobalt. 2025 will Toyota in den USA eigene Batterien für den amerikanischen Markt produzieren und investiert dazu 14 Milliarden US-Dollar in den Neubau eines Akkuwerks in North Carolina.

(fpi)