Lithium-ion batteries (LIBs) have been proven to be increasingly popular and are the solution of choice for many companies and business models around the world. One major question for battery owners is how to deal with returning batteries if they still contain sufficient capacity for operation. In this case, those energy storages can still be used in different, less-required second-life applications, such as stationary battery storage systems, contributing to increased product sustainability and economic benefits at the same time. However, the second-life business model is still at an early stage of development due to the young EV market in combination with long vehicle lifetimes. As a consequence, there are several barriers in various thematic fields, complicating the rededication process for LIBs. This review paper focuses on a summary of barriers to second-life adoption published with scientific reference. Furthermore, barriers are clustered thematically to provide a transparent landscape picture and valuable insights into the rededication process of LIBs.

In this paper, battery system architectures are methodologically derived in order to find the key type differences. In a first step, the system levels are identified and distinguished. In order to be able to completely cover the solution space of battery system architectures, a distinction is also made between mono- and multifunctional materials. Based on the system levels, a framework for possible architectures is derived. Four system architecture generations with a total of eight different types are identified and analyzed in the dimensions “Nomenclature”, “Approach”, “Omitted Components” and “Industry Examples”. In this way, upcoming system architectures, such as cell-to-pack and cell-to-chassis, can be clearly differentiated. Finally, fundamental product characteristics for the four system generations are derived and compared.

Zusammenfassung Die Nutzungsdauer von Batterien wird durch Konzepte zu „Second Life“, Repair, Refurbishment und Remanufacturing verlängert. Diese Ansätze befähigen dazu, die maximale Alterung aus den elektrochemischen Energiespeichern herauszuholen, bevor sie zyklisch oder kalendarisch ihr Lebensende erreichen. Zur Schließung des Batteriekreislaufs folgt die Zuführung der Akkus zum Recycling-Prozess. Die politische Forcierung des Batterie-Recyclings wird im nachstehenden Abschn. 43.1 erörtert. Es folgt ein Überblick zu den unterschiedlichen Batterie-Recycling-Verfahren, bevor der aktuelle Stand der Technik im Detail vorgestellt wird.

Zusammenfassung Elektromobilität besitzt das Potenzial, den Verkehr vollständig CO₂-frei, abgasfrei und ressourceneffizient zu gestalten. Da der Verkehrssektor im Jahr 2019 nach der Energiewirtschaft und der Industrie noch für ein Fünftel der deutschen Treibhausgasemissionen verantwortlich war, ist schnelles Handeln unabdingbar. Die Vorteile der Elektromobilität wurden nach einigem Zögern der Industrie und der Politik in den 2010er-Jahren nun gemeinhin erkannt. Die E-Mobilität ist längst keine Zukunftstechnologie mehr, sondern hat mittlerweile den Weg aus der Grundlagenforschung hinein in die Großserie gefunden. Ausgehend von der aktuellen Marktsituation erörtert das folgende Kapitel die Perspektiven und die aktuellen Bestrebungen der unterschiedlichen Akteure – Verbraucher, Politik, Automobilindustrie und Energiewirtschaft.

Zusammenfassung: Regulatorische Vorgaben dienen sowohl der Nutzergruppe als auch dem produzierenden Unternehmen. Da zum Erfolg der Elektromobilität die breite Akzeptanz in der Gesellschaft essenziell ist, schaffen gesetzliche Anforderungen einen Rahmen, um die Funktionalität, die Kompatibilität und die Sicherheit des Produktes zu gewährleisten. Gleichzeitig wird den Unternehmen durch Marktharmonisierung und Konformitätsvorgaben der Rahmen zur erfolgreichen Teilhabe an der Elektromobilität vorgegeben. Diese sind entsprechend verpflichtet, einen Nachweis gegenüber Technischen Prüfstellen und Diensten zu erbringen. Je nach Fahrzeugklasse und Zulassungsart können die Vorgaben variieren. Dabei gilt es, verschiedene Normen und Standards zu erfüllen, die aus dem unabdingbaren, interdisziplinären Austausch zwischen den Domänen Automobiltechnik, Elektro- und Energietechnik sowie Informations- und Kommunikationstechnik hervorgehen. Durch elektromobilitätsspezifische Systemkomponenten und der Hochvolt-Spannungsebene im Fahrzeug legen die Vorschriften ein besonderes Augenmerk auf deren sicherheitstechnische Erfüllung. Bekannte Themenfelder – etwa wie Noise, Vibration und Harshness (NVH) oder die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – stellen die Entwicklungsabteilungen aufgrund der „lautlosen“ Elektromobilität und der hohen Spannungsebene vor Herausforderungen. Neben den Regelungen auf Gesamtfahrzeugebene liegt in der Elektromobilität der Fokus vor allem auf den Einzelkomponenten, beispielsweise der Antriebsbatterie oder den Hochvolt-Steckverbindungen. Insbesondere wegen der hohen Energiedichten gelten für die Antriebsbatterien strenge, länderspezifische Vorgaben, die für die Zulassung notwendig sind. Nur durch eine enge entwicklungsbegleitende Absicherung kann die Antriebsbatterie den gesetzlichen Anforderungen entsprechend auf den Markt gebracht werden.

Zusammenfassung: In der Literatur existieren unterschiedliche Begriffserklärungen zur Beschreibung der Wieder- und Weiterverwendungsstrategien für Traktionsbatterien. Die Definitionen des „Refurbishment“ und des „Remanufacturing“ werden teilweise synonym verwendet. Des Weiteren variieren die Prozessgrenzen in der Literatur, so dass die einzelnen Aufbereitungsstrategien mehrere oder wenige Prozessschritte umfassen können. Die Festlegung des Begriffs „Refurbishment“ wird zusätzlich durch das Problem fehlender weltweit akzeptierter rechtlicher Definitionen erschwert.