Recyclage van EV-batterijen: pittig parcours

Er komt een tsunami aan elektrische voertuigen op ons af. En daarmee een tsunami aan elektrische autobatterijen. Die bevatten op het einde van hun leven een schat aan waardevolle materialen. De moeite om te recycleren dus maar dan zijn er wel nog wat obstakels te overwinnen.

Idealiter wordt alles zo goed mogelijk van elkaar gescheiden maar daar ligt vandaag de uitdaging”, vertelt Jeroen Spooren, senior onderzoeker bij VITO, de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek.

Wat gebeurt er met een EV-batterij op het einde van haar leven?

“Eerst wordt ze getest. Een elektrische batterij heeft einde leven nog 80 procent van haar laadcapaciteit. Dat is veel dus vaak kunnen ze nog hergebruikt worden als stationaire batterij. Maar doordat alle autobatterijen voor elektrische wagens verschillend zijn, per automerk en zelfs per model, is het een uitdaging om een hergebruikt exemplaar samen te stellen. Ook klanten moeten open willen staan voor een hergebruikt exemplaar.” 

Er bestaat geen standaardmodel voor een elektrische autobatterij?

“Nee. Al is daar wel vraag naar vanuit de recyclagesector en vanuit de EU. Er staat wel een batterijpaspoort op de planning (vanaf 1 januari 2026, red.). Dat is nog geen standaardisatie maar dan is er tenminste al meer informatie over de batterij voorhanden dan vandaag. Een batterijpaspoort zou voor elke batterij bijvoorbeeld de maker, de fabricagedatum, de materialen en de gebruikshistoriek kunnen bevatten. Het geeft nuttige info over de staat van de batterij en je weet meteen of ze hergebruikt dan wel gerecycleerd kan worden, en op welke manier.” 

“Een batterijpack is groot. Dat steek je niet zomaar in een recyclage-installatie”

Voor welke uitdaging zorgt de omvang van een EV-batterij? 

“Een batterijpack is groot – ze neemt de bodem van een elektrische auto in beslag. Dat steek je niet zomaar in een recyclage-installatie, je moet ze eerst omzichtig ontladen en manueel ontmantelen. Door de stroom batterijen die eraan zit te komen, is automatisering nodig. Vandaag gebeurt er veel onderzoek naar half-geautomatiseerde processen waarbij de werknemer hulp krijgt van een robotsysteem. 

De grote diversiteit aan batterijen maakt volledige automatisering van de ontmanteling heel moeilijk. Digitalisering en het gebruik van artificiële intelligentie kunnen hier in de toekomst mogelijk oplossingen bieden. Wat recyclage in de toekomst ook kan bemoeilijken: sommige merken willen de batterij direct in het chassis inbouwen.”

Hoe verloopt de ontmanteling? 

“Eerst en vooral wordt de behuizing afgezonderd. Die is van metaal of plastic en kan zonder probleem gerecycleerd worden. Dan wordt de bedrading eruit gehaald – de koperbedrading kan goed gerecycleerd worden. Vervolgens gaan ook het koelsysteem en het batterijmanagement-systeem eruit. Dat systeem is in feite een printplaat die apart ingezameld en gerecycleerd wordt.”

Dan blijven de batterijmodules nog over. Wat gebeurt daarmee? 

“Bij het pyrometallurgische proces gaan de batterijmodules integraal de hoogoven in. Dat is bijvoorbeeld het geval in de pilootinstallatie van Umicore. Daar worden ze omgesmolten tot oorspronkelijke metalen zoals kobalt, koper, nikkel en mangaan. Die metalen hebben een hoge marktwaarde. Het nadeel van dit proces is dat de andere materialen verloren gaan. Denk bijvoorbeeld aan aluminium maar ook aan lithium. En dat terwijl lithium voor Europa een kritieke grondstof is. 

Daarom wordt er gebruikgemaakt van nieuwe hydrometallurgische technieken. Die scheiden elementen van elkaar tot zuivere metaalzouten. Dat gebeurt niet op basis van hoge temperaturen maar door middel van waterige oplossingen. Zo kun je meer materialen terugwinnen zoals lithium maar ook grafiet, nog een kritieke grondstof. Om hydrometallurgie te kunnen toepassen moet je de modules wel eerst afbreken tot de afzonderlijke cellen en hun deelmaterialen. 

Een batterijcel bevat heel wat onderdelen en materialen. Kathode-materiaal bijvoorbeeld dat vaak bestaat uit kobalt, lithium, mangaan en nikkel. Of anodemateriaal zoals grafiet. Verder zitten er ook aluminium-, koper- en plasticfolies in een cel, naast de metalen behuizing en een vloeibaar elektrolyt.”

“Door modules te verhakselen kun je verschillende materialen terugwinnen”

Hoe worden modules tot hun deelmaterialen gereduceerd?

“Modules worden door een shreddersysteem gehaald. Door ze te verhakselen kun je verschillende materialen terugwinnen. Het metaal van de module- en celbehuizing kan er met een magneet uitgehaald worden, met een zeef kunnen poeders afgezonderd worden van folies. Ook koperfolie kan van aluminiumfolie gescheiden worden. Door vervolgens hydrometallurgisch te werk te gaan kunnen kobalt, lithium, nikkel en mangaan herwonnen worden. Nieuwe batterijfabrieken voorzien steeds vaker in een recyclage-installatie die op hydrometallurgie gebaseerd is. De European Battery Directive die op komst is, legt trouwens quota op voor een minimale hoeveelheid gerecycleerd materiaal in nieuwe batterijen.” 

Behalve dat er een standaardmodel bestaat, hebben EV-batterijen ook verschillende chemische samenstellingen. Wat betekent dat voor de recyclage?  

“Momenteel zijn EV-batterijen van het type NMC dominant. NMC staat voor lithium- nikkel-mangaan-kobaltoxide (lithium-nickle-manganese-cobalt oxide in het Engels, afgekort tot NMC, red.). Grote voertuigen zoals autobussen en vrachtwagens, maar ook bepaalde toekomstige elektrische wagens gebruiken een ander type, namelijk LFP-batterijen oftewel lithium-ijzer-fosfaatbatterijen (lithium-ferro-phosphate in het Engels, afgekort tot LFP, red.). Die zijn goedkoper en leveren goedkopere wagens op – de kostprijs van een elektrische wagen hangt nog altijd af van de prijs van de batterij. 

In China werden er vorig jaar al meer LFP- dan NMC-batterijen gebruikt. Ook Tesla en Volkswagen hebben aangekondigd dat ze de LFP-chemie gaan gebruiken in goedkopere modellen. LFP-batterijen bevatten geen kobalt en nikkel en dus minder waardevolle materialen. Recyclage ligt daardoor economisch moeilijker. Samen met vier andere projectpartners onderzoeken we nu hoe we de recyclage van LFP-batterijen toch rendabel kunnen maken. Dat gebeurt binnen het Europese project Acrobat, dat VITO coördineert. ”  

Dwars door batterijen heen kijken
Lithium-ionbatterijen bestaan nog in andere varianten dan NMC en LFP. Ze worden daarbij telkens vernoemd naar de samenstelling van hun kathodematerialen. “Alle lithium-ionbatterijen, dus ook die van steps, e-bikes, gsm’s en computers, belanden gemixt bij een recyclagecentrum. Idealiter worden de verschillende chemieën van elkaar gescheiden maar dat gebeurt vandaag niet. Er is alleen een manuele sortering van kobaltrijk versus kobaltarm omdat kobalt geld oplevert.” Om dat aan te pakken werkt VITO samen met Sortbat en Bebat aan een nieuwe scheidingsinstallatie voor draagbare batterijen. Die moet batterijen van elkaar onderscheiden op basis van hun samenstelling. “De chemie zit binnen in de batterijen. VITO heeft daarom een techniek ontwikkeld om dwars door de batterij heen te kijken. Op basis van deze kennis kunnen batterijen beter op hun chemische samenstelling gesorteerd worden.”