Rohstoffe

Ein Überblick

Für die Herstellung von Batterien werden nicht nur viele, sondern teilweise schwer abbaubare oder aus ökologischen Gründen fragwürdige Materialien benötigt. Weil es sich bei der Batteriefertigung um eine weitgehend neue Produktionstechnologien handelt, spielen Recycling und Sekundärrohstoffe (Rückgewinnung) noch keine wichtige Rolle. Das vorrangige Problem bei der Versorgung mit Batterierohstoffen sind nicht mangelnde Vorkommen, sondern rechtzeitiges Investieren in mehr Förderkapazität.

Nickel
Nickel ist ein fundamentaler Batterie-Rohstoff, der entscheidend hilft, die Energiedichte zu steigern. Derzeit sind die Preise für Nickel tief, deshalb bleiben Investitionen in neue Produktionsanlagen aus; ab Mitte der 2020er-Jahre dürfte esschwieriger werden, genügend Nickel für Elektroautos zu bekommen.
Hauptlieferanten: Indonesien, Kanada und Australien.

Kobalt
Kobalt braucht es, um die Molekularstruktur der Elektrode und damit die Sicherheit der Batterie zu gewährleisten. Ein Grossteil der weltweiten Produktion von Kobalt stammt aus der Republik Kongo, wo oft unwürdige Arbeitsbedingungen und instabile politische Verhältnisse herrschen. Auch deshalb versucht, den Kobaltanteil in den Akkus weiter zu senken; schon seit längerem ist man vom Mischungsverhältnis 1:1:1 zwischen Nickel, Kobalt und Mangan auf 8:1:1 übergegangen.
Hauptlieferanten: Republik Kongo (61 %), China und Australien.

Lithium
Lithium ist zwar der Namensgeber der aktuellen Batterietechnik, macht jedoch mengen- und wertmässig nicht den grössten Bestandteil moderner Traktionsbatterien aus. Mit seinen speziellen physikalischen Eigenschaften kann das Lithium-Ion zwischen den Elektroden hin und her wandern und damit dafür verantwortlich, dass Strom fliesst. Dem steigenden Bedarf begegnen die Produzenten vor allem in Australien mit schnellen Produktionssteigerungen.
Hauptlieferanten: Australien, Chile, Argentinien.

Mangan
Mangan wird als Werkstoff für Kathoden verwendet. Die grössten Mengen Mangan werden bei der Stahlproduktion eingesetzt, um die Festigkeit zu verbessern.
Hauptlieferanten: Südafrika, China und Australien.

Grafit
Grafit wird als Werkstoff für die Anode von Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Heute wird meist ein Gemisch aus natürlichem und synthetischem Grafit verwendet; der Natur-Grafitanteil liegt bei rund 50 Prozent. Grafit wird in grossen Mengen benötigt, deshalb stellt es auch kostenseitig einen wichtigen Faktor dar.
Hauptlieferanten: China (70 %), Indien und Brasilien.

Der Ausbau der Ladeinfrastruktur für elektrifizierte Autos lässt ausserdem den Bedarf an Kupfer massiv ansteigen. Während ein konventioneller Verbrenner mit rund 23 Kilogramm Kupfer auskommt, sind in einem Elektrofahrzeug etwa 80 Kilogramm notwendig. Mit der Herstellung von Batterien ist es im neuen Elektroauto aber noch nicht getan. Elektromotoren sind nämlich auf weitere Materialien angewiesen, die hinsichtlich Ressourcen, Gewinnung und Kosten teilweise problematisch sind. Der Bedarf an Seltenen Erden steigt mit der Verbreitung der E-Autos kräftig an. Einige Vertreter dieser Metallgruppe – Neodym, Dysprosium, Praseodym und Terbium – kommen in Permanentmagneten für die Motoren zum Einsatz, andere – Lanthan, Cer – werden als Legierungsbestandteile für Nickel-Metallhydrid-Batterien gebraucht. Hauptlieferanten von Seltenen Erden:
China (85 %), Australien, Indien und Vietnam.

Derzeit dominieren die Lithium-Ionen-Akkus der etablierten Hersteller wie BYD, CATL, LG Chem, Panasonic und Samsung den Batteriemarkt. Auf die heute üblichen Lithium-Ionen-Batterietypen Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA) und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), die sich vor allem in der Zusammensetzung der Kathoden unterscheiden, dürften bei den Personenwagen in etwa fünf Jahren Systeme mit einer flüssigen Kathode aus Nickel, Kobalt und Lithium sowie einer Kohlenstoffanode vorherrschend sein. Festkörper-Batterien mit höheren Energiedichten werden allerdings schon bald im Massenmarkt erwartet. Ausserdem wird intensiv an neuen Systemen geforscht. So könnten auch Metall-Luft-Batterien für Elektroautos wichtig werden; das indische Mineralölunternehmen Indian Oil und der israelische Batteriespezialist Phinergy wollen gemeinsam solche Akkus zur Serienreife entwickeln. Phinergy ist spezialisiert auf Aluminium-Luft- und Zink-Luft-Batteriesysteme, die ein grosses Potenzial für die Elektromobilität und stationäre Anwendungen haben sollen.

Bild: Bildquelle: Wikipedia (Francesco Mocellin) – CC Lizenz : https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode

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