Heute bei Spektrum gesehen die der Frage nachgehen, woher die Rohstoffe für künftige Batterieen herkommen sollen, wenn in den kommenden Jahrzehnten Hunderte Milionen Fahrzeuge Batterieen für den Antrieb benötigen.
Diese massive Umstellung markiere einen »Übergang von einem kraftstoffintensiven zu einem materialintensiven Energiesystem«, erklärte die Internationale Energieagentur (IEA) im Mai 2021.
Jeder dieser Akkus wird dutzende Kilogramm an Materialien enthalten, die allerdings erst noch abgebaut werden müssen. So besteht heute ein Lithium-Ionen-Akkupack vom Typ NMC532 gemäß dem Argonne National Laboratory in Lemont etwa aus 8 Kilogramm Lithium, 35 Kilogramm Nickel, 20 Kilogramm Mangan und 14 Kilogramm Kobalt.
Lithium selbst ist nicht knapp. Einem BNEF-Bericht vom Juni 2021 zufolge müssten die vorhandenen Reserven – 21 Millionen Tonnen laut dem US Geological Survey – ausreichen, um die Umstellung auf Elektrofahrzeuge bis Mitte des Jahrhunderts zu bewältigen.
Lithium-Ionen-Batterien werden in absehbarer Zeit wohl nicht durch andere Technologien ersetzt werden können. Ihre Kosten sind nämlich drastisch gesunken, obwohl die Energiespeicher deutlich mehr leisten als früher.
Akkus sind heute 30-mal billiger als zu Beginn der 1990er Jahre. Damals sind sie als kleine, tragbare Batterien auf den Markt gekommen. BNEF geht davon aus, dass die Kosten für ein Lithium-Ionen-Akkupack für Elektroautos bis 2023 auf unter 100 US-Dollar pro Kilowattstunde sinken werden.
Das wären etwa 20 Prozent weniger als heute. Infolgedessen dürften Elektroautos – die immer noch teurer sind als herkömmliche Fahrzeuge – bis Mitte der 2020er Jahre ungefähr genauso viel kosten wie Benziner und Dieselautos. Einigen Schätzungen zufolge sind Elektroautos über ihre gesamte Lebensdauer hinweg bereits jetzt billiger als Benziner, da sie weniger Kosten für Antrieb und Wartung verursachen.
Um die Probleme mit den Rohstoffen zu lösen, experimentieren einige Labore mit kobaltarmen oder -freien Kathoden. Doch die Materialien für Kathoden müssen sorgfältig entwickelt werden, damit ihre Kristallstrukturen nicht zerbrechen, selbst wenn sich mehr als die Hälfte der Lithium-Ionen während des Ladevorgangs von ihnen löst. Ganz auf Kobalt zu verzichten, würde die Energiedichte der Batterie senken, sagt der Materialwissenschaftler Arumugam Manthiram von der University of Texas in Austin, weil sich dadurch die Kristallstruktur der Kathode und ihre Fähigkeit, Lithium zu binden, verändern.
Zumindest im Labor hat sich das Problem bereits lösen lassen. Manthiram und seine Kollegen haben gezeigt, dass Kobalt aus den Kathoden entfernt werden kann, ohne die Batterieleistung zu beeinträchtigen. »Das kobaltfreie Material, über das wir berichtet haben, hat die gleiche Kristallstruktur wie Lithium-Kobaltoxid und daher die gleiche Energiedichte«, sagt Manthiram. Das Team hat bei der Kathodenherstellung geringe Mengen anderer Metalle dazugegeben – unter Beibehaltung der Kobaltoxid-Kristallstruktur der Kathode.
Zum Thema Recycling des Lithiums gibt es derzeit unterschiedliche Verfahren, die auch schon funktionieren und anscheinend preislich interessant sind.
Es könnte noch eine Weile dauern, bis der Markt für Lithium-Ionen-Batterien seine mögliches Potenzial erreicht hat, auch weil diese Batterien außergewöhnlich langlebig geworden sind: Die heutigen Autobatterien können bis zu 20 Jahre lang halten, sagt Kamath. In einem typischen Elektroauto, das zurzeit verkauft wird, überdauert das Batteriepack länger als das dazugehörige Fahrzeug.
Das heißt, wenn alte Elektroautos verschrottet werden, werden die Batterien oft weder weggeworfen noch recycelt. Stattdessen werden sie ausgebaut und für weniger leistungsfordernde Geräte wiederverwendet wie stationäre Energiespeicher oder Antriebe für Boote. Nach zehn Jahren Nutzung hat eine Autobatterie wie die eines Nissan Leaf, die ursprünglich 50 Kilowattstunden fasste, höchstens 20 Prozent ihrer Kapazität verloren.
Der ganze Bericht ist hier: spektrum.de/news/elektroautos-…l-daily&utm_content=heute
Diese massive Umstellung markiere einen »Übergang von einem kraftstoffintensiven zu einem materialintensiven Energiesystem«, erklärte die Internationale Energieagentur (IEA) im Mai 2021.
Jeder dieser Akkus wird dutzende Kilogramm an Materialien enthalten, die allerdings erst noch abgebaut werden müssen. So besteht heute ein Lithium-Ionen-Akkupack vom Typ NMC532 gemäß dem Argonne National Laboratory in Lemont etwa aus 8 Kilogramm Lithium, 35 Kilogramm Nickel, 20 Kilogramm Mangan und 14 Kilogramm Kobalt.
Lithium selbst ist nicht knapp. Einem BNEF-Bericht vom Juni 2021 zufolge müssten die vorhandenen Reserven – 21 Millionen Tonnen laut dem US Geological Survey – ausreichen, um die Umstellung auf Elektrofahrzeuge bis Mitte des Jahrhunderts zu bewältigen.
Lithium-Ionen-Batterien werden in absehbarer Zeit wohl nicht durch andere Technologien ersetzt werden können. Ihre Kosten sind nämlich drastisch gesunken, obwohl die Energiespeicher deutlich mehr leisten als früher.
Akkus sind heute 30-mal billiger als zu Beginn der 1990er Jahre. Damals sind sie als kleine, tragbare Batterien auf den Markt gekommen. BNEF geht davon aus, dass die Kosten für ein Lithium-Ionen-Akkupack für Elektroautos bis 2023 auf unter 100 US-Dollar pro Kilowattstunde sinken werden.
Das wären etwa 20 Prozent weniger als heute. Infolgedessen dürften Elektroautos – die immer noch teurer sind als herkömmliche Fahrzeuge – bis Mitte der 2020er Jahre ungefähr genauso viel kosten wie Benziner und Dieselautos. Einigen Schätzungen zufolge sind Elektroautos über ihre gesamte Lebensdauer hinweg bereits jetzt billiger als Benziner, da sie weniger Kosten für Antrieb und Wartung verursachen.
Um die Probleme mit den Rohstoffen zu lösen, experimentieren einige Labore mit kobaltarmen oder -freien Kathoden. Doch die Materialien für Kathoden müssen sorgfältig entwickelt werden, damit ihre Kristallstrukturen nicht zerbrechen, selbst wenn sich mehr als die Hälfte der Lithium-Ionen während des Ladevorgangs von ihnen löst. Ganz auf Kobalt zu verzichten, würde die Energiedichte der Batterie senken, sagt der Materialwissenschaftler Arumugam Manthiram von der University of Texas in Austin, weil sich dadurch die Kristallstruktur der Kathode und ihre Fähigkeit, Lithium zu binden, verändern.
Zumindest im Labor hat sich das Problem bereits lösen lassen. Manthiram und seine Kollegen haben gezeigt, dass Kobalt aus den Kathoden entfernt werden kann, ohne die Batterieleistung zu beeinträchtigen. »Das kobaltfreie Material, über das wir berichtet haben, hat die gleiche Kristallstruktur wie Lithium-Kobaltoxid und daher die gleiche Energiedichte«, sagt Manthiram. Das Team hat bei der Kathodenherstellung geringe Mengen anderer Metalle dazugegeben – unter Beibehaltung der Kobaltoxid-Kristallstruktur der Kathode.
Zum Thema Recycling des Lithiums gibt es derzeit unterschiedliche Verfahren, die auch schon funktionieren und anscheinend preislich interessant sind.
Es könnte noch eine Weile dauern, bis der Markt für Lithium-Ionen-Batterien seine mögliches Potenzial erreicht hat, auch weil diese Batterien außergewöhnlich langlebig geworden sind: Die heutigen Autobatterien können bis zu 20 Jahre lang halten, sagt Kamath. In einem typischen Elektroauto, das zurzeit verkauft wird, überdauert das Batteriepack länger als das dazugehörige Fahrzeug.
Das heißt, wenn alte Elektroautos verschrottet werden, werden die Batterien oft weder weggeworfen noch recycelt. Stattdessen werden sie ausgebaut und für weniger leistungsfordernde Geräte wiederverwendet wie stationäre Energiespeicher oder Antriebe für Boote. Nach zehn Jahren Nutzung hat eine Autobatterie wie die eines Nissan Leaf, die ursprünglich 50 Kilowattstunden fasste, höchstens 20 Prozent ihrer Kapazität verloren.
Der ganze Bericht ist hier: spektrum.de/news/elektroautos-…l-daily&utm_content=heute
Gruß Al
