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Wie VW den Lithium-Bedarf für 70 reine E-Autos decken will

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Für Lithium-Ionen-Batteriezellen werden aktuell fünf Hauptrohstoffe benötigt: Kobalt, Nickel, Mangan, Graphit und Lithium.
Für Lithium-Ionen-Batteriezellen werden aktuell fünf Hauptrohstoffe benötigt: Kobalt, Nickel, Mangan, Graphit und Lithium. (Bild: VW)

Lithium wird in naher Zukunft einer der meistgefragten Rohstoffe der Welt sein. Doch welche Maßnahmen werden für eine nachhaltige Lieferkette getroffen und welche Rolle spielt der Standort Europa künftig bei der Lithium-Förderung? Ein Überblick am Beispiel des VW-Konzerns.

In der vergangenen Woche (KW14) haben der Volkswagen Konzern und Ganfeng Lithium eine Absichtserklärung zur langfristigen Versorgung mit Lithium für Batteriezellen unterschrieben. Demnach soll Ganfeng den VW-Konzern und seine Lieferanten für die nächsten zehn Jahre mit Lithium beliefern. Dr. Stefan Sommer, VW-Konzernvorstand für Komponente und Beschaffung, sagt: „In den nächsten zehn Jahren wird der Volkswagen Konzern mehr als 70 neue reine E-Fahrzeuge auf die Straße bringen. Entsprechend steigt unser Rohstoffbedarf für die Zellfertigung in den kommenden Jahren rapide. Diesen Bedarf gilt es frühzeitig abzusichern.“

Laut Prognose wird sich der weltweite Lithium-Bedarf bis zum Jahr 2023 mehr als verdoppeln – größtenteils aufgrund der Verarbeitung in Autobatterien. Grundsätzlich werden für die Herstellung von Lithium-Ionen Batteriezellen fünf Hauptrohstoffe benötigt.

Lithium-Produktion und -Reserven nach Ländern
Lithium-Produktion und -Reserven nach Ländern (Bild: USGS)

Auf der Kathodenseite fungiert eine Verbindung der Elemente Kobalt, Nickel und Mangan durch ihre Struktur als Speicherort für die Speicherung des Ladungsträgers Lithium, auf der Anodenseite ist dies Graphit. Des Weiteren ist Lithium im Elektrolyt enthalten. Lithium gilt dabei als derzeit konkurrenzloser, auf absehbare Zeit unersetzlicher Ladungsträger, da kein anderes Element vergleichbare Eigenschaften für automobile Batterieanwendungen bietet. Dementsprechend ist die Absicherung des Rohstoffzugangs und des Marktes essentiell. Anders bei Kobalt: Der Anteil dieses Rohstoffs soll von zurzeit zwölf bis 14 Prozent (Gewichtsanteil in der Kathode) auf fünf Prozent innerhalb der nächsten drei bis fünf Jahre sinken.

Ab 2025: Kleinserienproduktion von Feststoffzellen

Das Alkalimetall Lithium kommt in zahlreichen Ländern vor. Zu unterscheiden sind der Abbau in Salzseen und im Erzbergbau. Der Bergbau gilt dabei sowohl in kommerzieller als auch nachhaltiger Hinsicht als zukunftssichere Lösung. Der Lithium-Gewinn in Salzseen – vor allem in Chile, Argentinien und Bolivien – gilt als schwer kalkulierbar: Die Produktion kann nämlich bereits durch Regen und Schnee oder auch natürliche Verunreinigungen im Material stark beeinträchtigt werden. Auch die Auswirkungen auf die Umwelt (etwa beim Grundwasserspiegel) können potenziell problematisch sein.

Aus dem Bergbau stammendes Lithium ist hingegen für das zukünftig relevante Zwischenprodukt „Lithiumhydroxid“ kommerziell attraktiver (im Vergleich mit Salzseen entfällt ein Produktionsschritt), stabiler abbaubar, leichter skalierbar und tendenziell nachhaltiger. In der erzbasierten Produktion ist Australien Weltmarktführer, ein Land mit stabilen politischen Verhältnissen, hoher Transparenz und ambitionierten Umweltstandards. Ganfeng bezieht dort Material aus mehreren Minen. Überdies ist aus Erz gewonnenes Lithium geeigneter für Batterien der nächsten Generationen. Im Rahmen der Partnerschaft mit QuantumScape will Volkswagen ab 2025 eine Kleinserienproduktion von Feststoffzellen starten. „Wir fokussieren uns auf Lithium aus dem Bergbau, denn diese Abbauform bedeutet stabilere Preise, gesicherte Kapazitäten und transparente Nachhaltigkeit“, sagt Michael Bäcker, Leiter Beschaffung Elektromobilität bei Volkswagen.

Lithium-Förderung in Zentral- und Südeuropa

Eine wichtige Rolle in der Lithium-Strategie spielt auch das Thema Recycling. Heute ist es noch schwierig, mit den etablierten Prozessen „technisches Lithium“ zurückzugewinnen. Deshalb entwickeln Volkswagen Ingenieure dafür einen eigenen Prozess. Darüber wird erforscht, wie sich mehr und mehr Materialien mittels Recycling neu verwerten lassen – etwa durch „2nd Life“-Anwendungen in stationären Speichern, „Remanufacturing“ oder „Closed Loop“-Konzepte. Zur Entwicklung von innovativen Verfahren plant VW bis Ende 2019 in Salzgitter die Einrichtung einer Recycling-Anlage. Batterien zum Recyceln werden aber voraussichtlich erst ab 2030 in signifikantem Umfang verfügbar sein.

VW engagiert sich außerdem entlang der gesamten Wertschöpfungskette in Nachhaltigkeitsinitiativen wie der „Responsible Minerals Initiative“ oder der „Global Battery Alliance“ des Weltwirtschaftsforums in Davos. Das Ziel dabei ist, gemeinsame Standards und Werkzeuge zu entwickeln und industrieweit zu etablieren, um ökologische Auswirkungen zu minimieren und zu einer positiven gesellschaftlichen Entwicklung beizutragen. Flankiert werden die Maßnahmen durch unternehmenseigene Vorgaben und Überprüfungen entlang der Lieferkette. Zum Beispiel bringt hier der direkte Bezug von Material Transparenz und Vereinfachung.

Last but not least hat Volkswagen es sich zum Ziel gesetzt, die Lithiumherstellung mittelfristig auch in Europa zu fördern – relevante Vorkommen gibt es etwa in Zentral- und Südeuropa. Bis das Lithium in die Batteriezelle gelangt, bedarf es allerdings mehrerer Produktionsschritte: Zunächst wird der Rohstoff aus dem Gestein gewonnen, dann in chemischen Prozessen zum Konzentrat sowie zum Hydroxid verarbeitet, anschließend mit Kobalt, Mangan und Nickel zu einem Mischoxid verarbeitet, auf eine Aluminiumfolie aufgetragen, als gewickelte Folie ins Zellgehäuse eingesetzt und mit Elektrolyten versetzt. Möglichst viele dieser Schritte sollen künftig auch in Europa geleistet werden.

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