key: cord-0066970-fju3d7pf
authors: Backhaus, Richard
title: Batterierohstoffe - Woher und wohin?
date: 2021-08-27
journal: ATZ Automobiltech Z
DOI: 10.1007/s35148-021-0721-3
sha: 6a598d0670ff7fb4aa069392c46d6353834e3675
doc_id: 66970
cord_uid: fju3d7pf

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sein werden, sind das vor allem die chemischen Elemente Grafit, Kobalt, Lithium, Mangan und Nickel. Trotz Weiterentwicklungen bei der Zellchemie wird sich der Gewichtsanteil von Lithium mit etwa 72 g/kg Zellgewicht Abschätzungen des Fraunhofer-Instituts für System-und Innovationsforschung (Fraunhofer ISI) zufolge in diesem Zeitraum nicht wesentlich verringern lassen, jedoch könnte wahrscheinlich der von Kobalt deutlich von 200 g/kg Zellgewicht auf 60 g/kg sinken. Die Primärmaterialnachfrage für die Produktion von Fahrzeugbatterien dürfte demnach 2030 bei 250.000 bis 450.000 t für Lithium, 250.000 bis 420.000 t für Kobalt und 1,3 bis 2,4 Millionen t für Nickel liegen [2] .

Bei der Bewertung von Rohstoffvorkommen müssen grundsätzlich zwei unterschiedliche Werte betrachtet werden: einerseits die generell auf der Erde zur Verfügung stehenden Ressourcen, andererseits die mit heutigen Technologien zu heutigen Marktpreisen wirtschaftlich sinnvoll abbaubaren Vorkommen. An dieser Stelle kann für Lithium-Ionen-Fahrzeugbatterien Entwarnung gegeben werden: Es gilt als wissenschaftlich abgesichert, dass ausreichend Rohstoffe vorhanden sind. Die Gesamtvorkommen übersteigen den prognostizierten Bedarf meist deutlich, selbst wenn der Rohstoffbedarf durch mehr Nachfrage in anderen Anwendungsbereichen parallel steigen würde.

Allerdings weisen viele Studien darauf hin, dass temporäre Verknappungen oder Preissteigerungen für einzelne Rohstoffe nicht auszuschließen sind, zum Beispiel falls neue Förderstätten erschlossen werden müssen, die Nachfrage zu groß wird oder der Export aus den Förderländern ins Stocken gerät [2] . Dabei Flockengrafit weiterhin eine sichere Versorgung, da diese aktuell fast ausschließlich in China stattfindet, ebenso wie die Anodenproduktion an sich. Aktuelle Batterieforschungen umfassen auch neue Anodenmaterialen [4] , deren Serienumsetzung künftig Auswirkungen auf den Grafitbedarf haben könnte.

Kobalt wird wie Nickel und Mangan für die Batteriekathoden benötigt. Es weist aktuell die höchsten Beschaffungsrisiken aller Batterierohstoffe auf. Das liegt insbesondere an der erwarteten dynamischen Nachfrage und an daraus folgenden potenziellen Versorgungsengpässen. "Auf Grundlage der aktuellen Nachfrageszenarien könnte der Kobaltbedarf für die Elektromobilität im Jahr 2030 auf bis zu 315.000 t ansteigen -im Vergleich zu heute eine Verzwanzigfachung", sagt Siyamend Al Barazi von der Dera. Die Weiterentwicklung von kobaltarmen oder sogar kobaltfreien Kathoden könnte den Gesamtbedarf deutlich reduzieren. Vor allem die Rolle der Demokratischen Republik Kongo -dem mit Abstand größten Förderland -führt zu hohen Risiken in der strategischen Planung. "Seit über zehn Jahren dominiert die dortige Kobaltförderung mit einem Marktanteil von derzeit 69 % den Weltmarkt, und das Land könnte die Förderung bei weiter steigender Nachfrage noch deutlich ausbauen", erklärt Al Barazi.

Da der Lithiummarkt relativ klein ist, fällt der erwartete Nachfrageanstieg in Relation zur heutigen Produktion besonders hoch aus. "Unsere Berechnungen zeigen, dass sich das Angebot bis 2026 verdreifachen müsste, um allein den kommenden Bedarf abzudecken", sagt Michael Schmidt von der Dera. Die Förderung von Lithium ist heute einerseits auf die Länder Australien, Chile und Argentinien und andererseits auf nur wenige Firmen konzentriert, vier Unternehmen kontrollieren fast 60 % der glo balen Produktion. Der Lithiumboom der vergangenen Jahre hat jedoch ge zeigt, dass der Lithiummarkt vor großen Veränderungen steht. Neben der Erweiterung bestehender Anlagen werden auch in anderen Ländern wie Kanada, Mexiko oder Bolivien große Projekte geplant und umgesetzt, aber auch Europa verfügt über vielfältige Potenziale. Ein Lithiumengpass ist aktuell nicht zu befürchten, allerdings verweisen Experten darauf, dass die hohe Angebotskonzen tration auf nur wenige Lieferländer be stehen bleiben wird. "Zudem haben sich vor allem asiatische Batte rieher steller durch langfristige Lieferverträge und Firmenbeteiligungen große Kon tingente gesichert, was die frei verfügbare Lithiummenge auf dem Weltmarkt stark reduziert", so Schmidt. 

Die Weiterverwertung ausgemusterter Fahrzeugbatterien im stationären Bereich könnte die Nutzungsdauer der Energiespeicher verlängern, bevor sie in den stofflichen Recyclingzyklus überführt werden. Praktische Erfahrungen, wie viele Batterien den Anforderungen der Zweitverwertung bezüglich verbleibender Speicherkapazität und Restlebensdauer in der Praxis gerecht werden, fehlen bisher. Generell ist das sogenannte Second-Life-Konzept nur für Anwendungsfälle geeignet, die mit gealterten Batterien mit niedriger Energiedichte auskommen. Auch müssen noch Fragen der Standardisierung und Gewährleistung geklärt werden [8] .

Gegenüber neuen Batterien sind nach Einschätzungen des Fraunhofer ISI höhere Ausfall-und Austauschraten zu erwarten, was dem Ansatz hoher Funktionssicherheit dezentraler Batteriespeicher beispielsweise für Ein-oder Mehrfamilienhäuser zuwiderläuft. Durch die notwendige Redundanz der Batteriezellen würde zudem die Anzahl der benötigten Zellen und damit der Aufwand für den Speicher zunehmen. Das Fraunhofer ISI geht davon aus, dass nur ein Bruchteil der ausgemusterten Traktionsbatterien tatsächlich ein zweites Leben erhält [2] .

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