Lithium-Informationen
Warum Lithium?
Lithium-Ionen-Batterien sind eine führende Batterietechnologie speziell für Elektrofahrzeuge. Wir gehen davon aus, dass diese Batterietechnologie auch in Zukunft für Elektrofahrzeuge im Mittelpunkt stehen wird. Lithium ist ein silbrig-weißes und sehr weiches Metall aus der Gruppe der Alkalimetalle im Periodensystem und das Element mit der geringsten Dichte. In der Natur kommt Lithium aufgrund seiner hohen Reaktivität nur in Verbindungen vor. Es wird bei Raumtemperatur fest und eignet sich daher sehr gut als aktives Material in Batterien.
Lithium wird zur Herstellung von Aluminium, Batterien, Glas und Keramik, aber auch als Raketentreibstoff und in Lasern verwendet. Darüber hinaus wird dieses Element in Batterien für Industrieprodukte wie Elektrowerkzeuge (Gartengeräte und Werkzeuge) und für die Speicherung von Energie in großem Maßstab verwendet. Lithium wird in mehr als 37 % der weltweiten Produktion von wiederaufladbaren Batterien verwendet. Dazu gehören Lithium-Ionen-Batterien für Produkte der Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Laptops, Tablets und Smartwatches sowie Batterien für Anwendungen der Elektromobilität wie reine E-Autos, Hybridfahrzeuge und E-Bikes.
Es wird erwartet, dass der Weltmarkt für Lithiumbatterien in den kommenden Jahren sehr stark wachsen wird. Die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen wird das Wachstum des Lithiummarktes vorantreiben, da die Zahl der Neuzulassungen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen, die mit wiederaufladbaren Lithiumbatterien betrieben werden, rasch zunimmt.
Die Nachfrage nach Lithium wird zwischen 2020 und 2025 um 130 % steigen. Auf Elektrofahrzeuge entfielen im Jahr 2020 etwa 39 % der Nachfrage. Es wird erwartet, dass dieser Anteil bis 2025 auf weit über 60 % steigen wird. Die verbleibenden 42 % werden für Batterien in der Unterhaltungselektronik, Energiespeicherbatterien und eine Vielzahl industrieller Prozesse verwendet (s. US Geological Survey).
Im Jahr 2030 wird die weltweite Nachfrage nach Lithiumcarbonat voraussichtlich 1,79 Millionen Tonnen erreichen. Die Elektromobilität, die immer mehr an Einfluss gewinnt, wird die Nachfrage nach Batterien und damit auch den Lithiumverbrauch stark beeinflussen.
Die Lithiumnachfrage wird voraussichlich stetig wachsen (Quelle: BNEF, März 2021)
Vorausschau der weltweiten Lithiumnachfrage von 2016 bis 2030
Wo befindet sich das Lithium in einer Batterie?
Eine Batterie besteht aus einer Kathode, einer Anode, einem Separator und dem Elektrolyt.
Die Elektronen fließen zwischen der Anode und der Kathode durch den Elektrolyten. Der Separator hat die Aufgabe, die Elektroden voneinander zu trennen und den Transport von Lithium-Ionen zu ermöglichen, die für den Stromfluss in der Zelle verantwortlich sind.
In modernen Batterien ist das Lithium in der Kathode und im Elektrolyten enthalten. Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) für Elektrofahrzeuge und Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) gelten als das Herzstück der zukünftigen Energieversorgung der Welt. Eine enorme Nachfrage nach Nickel-Mangan-Lithium-Ionen-Batteriezellen wird auch für die Unterhaltungselektronik, für Elektro- und Hybridfahrzeuge sowie für Batteriesysteme zur Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien vorhergesagt.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik gibt es drei Arten von Lithium-Ionen-Batterien für den Einsatz in Elektrofahrzeugen:
- LFP: Lithium-Eisen-Phosphat
- NCM: Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan-Oxid
- NCA: Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid
Der Trend unter den Batterieherstellern deutet darauf hin, dass die nächste Batterietechnologie eine Festkörper-Lithium-Ionen-Batterie sein wird.
Wie eine Batterie funktioniert (Quelle: BNP Paribas Asset Management, Juni 2021)
Wie wird Lithium gewonnen?
Heutzutage gibt es zwei Hauptmethoden zur Gewinnung von Lithium:
- Solen (verdunstete Salzseen): Dort natürlich vorkommende Lithiumvorkommen werden durch Verdunstung in eine wirtschaftlich gewinnbare Ressource umgewandelt. Auf Solen entfallen etwa 60 % der heutigen wirtschaftlichen Lithiumressourcen. Die größten Solen befinden sich in Südamerika (Bolivien, Chile und Argentinien) und China.
Lithium wird in großen Tanks durch Sonneneinstrahlung verdampft, bevor Verunreinigungen wie Bor, Kalzium und Magnesium herausgelöst werden. Das Lithiumcarbonat wird ausgefällt und gefiltert, wobei Kalium und Natrium als Nebenprodukte zurückbleiben. Sole ist aufgrund des geringeren Energie- und Chemikalienbedarfs die kostengünstigste Produktionsmethode. - Spodumen: Hartgestein, insbesondere Spodumen (Lithium-Aluminium-Inosilikat), macht 25 % der Lithiumressourcen aus. Spodumen muss erhitzt und wieder abgekühlt werden. Anschließend wird es zerkleinert und mit konzentrierter Schwefelsäure geröstet. Anschließend wird Natriumkarbonat (Soda) hinzugefügt und das entstandene Lithiumkarbonat kristallisiert, erhitzt, gefiltert und getrocknet.
Es gibt wichtige Unterschiede zwischen Sole und Hartgestein, Basismetall- oder Edelmetallprojekten. Bei Sole handelt es sich um eine flüssigkeitsgelagerte Form der Mineralisierung, die sich daher potenziell bewegen und mit angrenzenden Flüssigkeiten vermischen kann, sobald das Abpumpen der Sole beginnt.
Die weltweite Lithiumindustrie ist ein Oligopol, wobei die fünf größten Unternehmen mehr als 80 % des weltweiten Angebots abdecken.
Lithiumproduktion und -reserven (Quelle: US Geological Society, Januar 2021)
Lithiumproduktion und -reserven (Quelle: US Geological Society, Januar 2021)
