Impulse für eine Kreislaufwirtschaft der E-Mobilität

Dem Elektrofahrzeug gehört die Zukunft, Verbrennungsmotoren sind mittelfristig ein Auslaufmodell: Darüber herrscht heute weitgehend Einigkeit. Dennoch steht die E-Mobilität noch vor einigen Herausforderungen. Eine grosse ist der Umgang mit den Lithium-Ionen-Batterien. Sie enthalten Materialien wie Aluminium, Kupfer, Kobalt und Lithium, deren Gewinnung und Verarbeitung energieintensiv und umweltbelastend ist. Angesichts des wachsenden Bedarfs ist mehr Ressourceneffizienz zwingend: Antriebsbatterien dürfen keine Wegwerfartikel mehr sein. Sie müssen möglichst lange in Betrieb bleiben und ihre Inhaltsstoffe zuletzt vollständig rezykliert werden.

Potenzial nutzen für mehr Nachhaltigkeit

Das technische und wirtschaftliche Potenzial einer Kreislaufwirtschaft für Lithium-Ionen-Batterien besser nutzen und damit die E-Mobilität nachhaltiger machen: Das war das Ziel des vierjährigen Forschungsprojekts CircuBAT, das an der Abschlusskonferenz vom 13. und 14. November 2025 in Bern Bilanz gezogen hat. Initiiert und als Projektleiter koordiniert hat es Andrea Vezzini, Professor für Industrieelektronik an der BFH-TI, die damit ihre Bedeutung für die Energiespeicherforschung in der Schweiz erneut unter Beweis gestellt hat. Er äussert sich sehr zufrieden mit den erzielten Resultaten und den Reaktionen darauf: «Politik und Wirtschaft anerkennen, dass wir Batterien kreislauffähig machen müssen. In unserem Projekt habe wir Fortschritte erzielt und Lösungen entwickelt, die Schweizer Unternehmen bereits anwenden.»

Batterieindustrie steht vor Herausforderungen

CircuBAT ist ein Projekt der «Flagship-Initiative» der Förderagentur Innosuisse, in dem elf Forschungs- und 24 Industriepartner insgesamt sieben Themen bearbeitet haben – von der Herstellung über den First-Life- und Second-Life-Use der Batterien bis zu deren Demontage und der Rückgewinnung der Materialien. «Wir haben aber nicht nur technische Verbesserungen angestrebt, sondern eine systemische Innovation», erklärt Andrea Vezzini. «Letztlich geht es darum, kreislauffähige Geschäftsmodelle für den ganzen Lebenszyklus der Batterien zu ermöglichen. Die von uns entwickelten Grundlagen helfen der Politik, gute Rahmenbedingungen dafür zu schaffen.» Einen wichtigen Schritt hat bereits die Europäische Union gemacht. Die neue EU-Batterieverordnung soll sicherstellen, dass sich Batterien länger nutzen und leichter rezyklieren lassen. Sie enthält beispielsweise eine Bestimmung, dass bis 2031 die Wertstoffe Kobalt, Kupfer, Blei und Nickel in neuen Batterien zu 95 Prozent aus ausgedienten Batterien stammen müssen, das Lithium zu 80 Prozent. «Die Schweizer Hersteller, die alle auch für den europäischen Markt produzieren, müssen sich dieser Herausforderung jetzt stellen», sagt Priscilla Caliandro, Leiterin des BFH-Zentrums Energiespeicherung.

Innovationen werden sofort angewendet

Innovationen dank CircuBAT gibt es viele. Priscilla Caliandro hat im Teilprojekt «First-Life-Use» Methoden zur Vorhersage des Zustands und der Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. «Mit einer Optimierung des Batteriemanagements verlängern wir die Lebensdauer der Batterien und senken dadurch die CO₂-Belastung pro Kilowattstunde Energieverbrauch», erklärt sie. Möglich wurde das mit der Entwicklung von Algorithmen, welche die vielen verfügbaren Daten aus dem Batteriebetrieb auswerten. Diese Algorithmen werden bereits von CircuBAT-Industriepartnern eingesetzt, namentlich von Thömus (E-Bikes) und Fiat Powertrain (E-LKWs).

Auch beim Verfahren zur Herstellung von Batteriezellen erzielte CircuBAT Fortschritte. So hat die Empa mit der Firma Bühler in Uzwil ein Verfahren für die Trockenbeschichtung von Kathodenmaterial mit NMC (Nickel, Mangan, Kobalt) entwickelt, bei dem kein energieintensiver Trocknungsprozess mehr nötig ist. Eine erste Produktionsanlage ist bereits in Betrieb. In einem anderen Projekt hat die Fachhochschule OST mit dem Industriepartner Drivetec einen DC-DC-Wandler konstruiert, der den Einsatz von gebrauchten Batterien im Second-Life-Einsatz erleichtert. Ebenfalls zukunftsweisend könnte eine Demonstrationsanlage an der EPF Lausanne sein, die den Zusammenschluss unterschiedlich alter und leistungsfähiger Batterien zu einem Speichersystem bei geringen Kosten ermöglicht.

Der Ball liegt bei der Politik

CircuBAT hat dank der Vernetzung von Forschungs- und Industriepartnern in kurzer Zeit wesentliche Impulse für einen nachhaltigen Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien gegeben. Mehrere Unternehmen profitieren bereits von den Innovationen. «Industrie geht schnell, Politik geht langsam», bilanziert Andrea Vezzini. Er hofft auf weitere Forschungsgelder, damit die in CircuBAT gebildete Community ihre Arbeit fortführen kann. Als wichtig erachtet er auch einen Entscheid darüber, ob die Schweiz die wachsenden Mengen von Wertstoffen aus ausgedienten Batterien selber verarbeiten will – oder ob sie diesen Teil der Wertschöpfungskette dem Ausland überlässt.