Umweltwirkungen von wiederaufladbaren Lithium-Batterien für den Einsatz in mobilen Endgeräten der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) / von Christian Clemm, Paul Mählitz, Alexander Schlösser, Prof. Dr.-Ing. Vera Susanne Rotter, Prof. Dr.-Ing. Dr. sc. techn. Klaus-Dieter Lang (Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik, Berlin) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Durchführung der Studie: Technische Universität Berlin Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik Forschungsschwerpunkt Technologien der Mikroperipherik ; Redaktion: Fachgebiet Green IT Marina Köhn

Abstract

In Notebooks und vielen anderen mobilen Geräten der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) hat der Akku oft eine kürzere Lebensdauer als das Gesamtprodukt. Bei einem mobilen Gerät, bei dem der Akku nicht ausgewechselt werden kann, begrenzt die Lebensdauer des Akkus auch die Lebensdauer des Gesamtproduktes. Trotzdem ist über die tatsächliche Lebensdauer von Lithium-Akkumulatoren (Lithium-Akkus), deren Lebenszyklus und den damit verbundenen Umweltwirkungen nur relativ wenig bekannt. Das Forschungsvorhaben untersucht die Lebensdauer von Lithium-Akkus im Labor und im Feld. Im Ergebnis zeigt sich, dass aktuelle Lithium-Akkus für Tablet-PC unter Laborbedingungen mehrere hundert oder tausend Ladezyklen durchlaufen können, bis das Ende der nutzbaren Lebensdauer erreicht wird. Die Daten der Notebook-Akkus im Feld streuen stark, deuten jedoch auf nur wenige hundert Ladezyklen. Unterschiede zwischen verschiedenen Herstellern und verschiedenen Nutzungsszenarien sind deutlich erkennbar. Die Umweltwirkungen eines Lithium-Kobaltoxid (LCO)-Notebook-Akkus wurden mithilfe von Primärdaten eines großen Akkuherstellers sowie Sekundärdaten für das End-of-Life (EOL) abgeschätzt. In den untersuchten Umweltwirkungen über den gesamten Lebenszyklus des Lithium-Akkus eines Notebooks dominiert die Herstellungsphase eindeutig, wobei die Nutzungsphase dem Endgerät zugerechnet und damit nicht betrachtet wird.

The rechargeable (secondary) batteries of notebooks and many other mobile devices of the information and communications technology (ICT) often have a shorter lifespan than the device in its entirety. Further, the durability of the battery limits the lifespan of mobile devices where the battery cannot easily be replaced. Nevertheless, little data is available on the actual lifespan of lithium-batteries, their lifecycle and the associated environmental impacts. The current research investigates the lifespan of secondary lithium-batteries under laboratory and real use conditions. Results show that current secondary batteries of the ICT can, under controlled conditions, go through several hundred and even up to several thousand charge/discharge cycles before reaching the end of their useful lifespan. In contrast, data from the field suggest that notebook batteries reach the end of their useful lifespan after only a few hundred charging cycles. The data scatters significantly and varies between different manufacturers as well as between different use scenarios. Environmental impacts of a lithium cobalt oxide (LCO) notebook battery were assessed using primary data for production and secondary data for end-of-life (EOL) processing. The production phase distinctively dominates the battery’s life cycle in terms of environmental impacts. However, the use phase is allocated to the device powered by the battery and thus is not assessed in this study.