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Szenario 2050: Lithium und Kobalt reichen möglicherweise nicht aus
Apr 05, 2018

Szenario 2050: Lithium und Kobalt reichen möglicherweise nicht aus

Mit der zunehmenden Bedeutung von Lithium-Ionen-Batterien steigt der Druck auf die Verfügbarkeit relevanter Ressourcen

 

Datum: 14. März 2018

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Zusammenfassung:

Lithium und Kobalt sind grundlegende Bestandteile heutiger Lithium-Ionen-Batterien. Eine neue Analyse zeigt, dass die Verfügbarkeit beider Elemente ernsthaft kritisch werden könnte. Cobaltfreie Batterietechnologien, einschließlich Post-Lithium-Technologien, die auf unkritischen Elementen wie Natrium, aber auch Magnesium, Zink, Calcium und Aluminium basieren, bieten Möglichkeiten, diese Kritikalität auf lange Sicht zu vermeiden. Diese Ergebnisse werden in Nature Review Materials vorgestellt .

 

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Neben Lithium als Ladungsträger ist Kobalt in heutigen Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) ein wesentlicher Bestandteil der Kathode und bestimmt die hohe Energie- und Leistungsdichte sowie die lange Lebensdauer. Wie in dem Artikel von Dr. Christoph Vaalma et al. Ausgeführt, leidet dieses Element jedoch unter Knappheits- und Toxizitätsproblemen. "Im Allgemeinen wird die schnell wachsende Marktdurchdringung von LIBs für Elektromobilitätsanwendungen, wie zum Beispiel vollelektrische Autos, zu einer steigenden Nachfrage nach Rohstoffen führen, insbesondere in Bezug auf Lithium und Kobalt", sagt Professor Stefano Passerini, der die Studie zusammen überwachte mit Dr. Daniel Buchholz am Helmholtz-Institut Ulm.

 

Ihre szenariobasierte Analyse bis 2050 für verschiedene Anwendungen von Batterien zeigt, dass die Knappheit und Preissteigerung von Kobalt wahrscheinlich auftreten wird, da die Kobaltnachfrage durch Batterien doppelt so hoch sein könnte wie die heute identifizierten Reserven. Im Gegensatz dazu wird erwartet, dass die heute identifizierten Lithiumreserven viel weniger belastet werden, aber die Produktion muss stark skaliert werden (möglicherweise mehr als zehn Mal je nach Szenario), um der zukünftigen Nachfrage zu entsprechen. Beide Elemente leiden jedoch zusätzlich unter einer starken geografischen Konzentration, insbesondere in Ländern, die weniger politisch stabil sind. Den Forschern zufolge gibt dies Anlass zu großer Besorgnis über eine mögliche Verknappung und damit verbundene Preissteigerung von LIBs in naher Zukunft. "Es ist daher unerlässlich, die Forschungsaktivitäten auf alternative Batterietechnologien auszuweiten, um diese Risiken zu verringern und den Druck auf Kobalt- und Lithiumreserven zu reduzieren", sagt Daniel Buchholz. Stefano Passerini, stellvertretender Direktor des HIU, betont: "Postlithium-Systeme sind besonders attraktiv für Elektromobilität und stationäre Anwendungen. Deshalb ist es sehr wichtig und dringend, ihr Potenzial auszuschöpfen und diese innovativen, hochenergetischen Batterien zur Marktreife zu entwickeln. "

 

Diese Ergebnisse werden durch das globale Szenario für Batterieanwendungen im Bereich der Elektromobilität bis zum Jahr 2050 bestätigt, das kürzlich am HIU entwickelt und als Buchkapitel veröffentlicht wurde. "Die zukünftige Verfügbarkeit von Kobalt für die Massenproduktion von LIBs muss als sehr kritisch eingestuft werden, was sich auch in der Preiserhöhung von Cobalt auf mehr als 120% innerhalb eines Jahres (2016-2017) zeigt", meint HIU-Systemanalytiker Dr. Marcel Weil weist darauf hin. Darüber hinaus wäre die Etablierung einer Batteriewirtschaft mit hoher Recyclingrate zwingend erforderlich, um den Druck auf kritische Materialien zu senken.

 

Beide Studien unterstreichen die Bedeutung neuer Batterietechnologien, die auf kostengünstigen, reichlich vorhandenen und bestenfalls ungiftigen Elementen basieren, was die Wichtigkeit ihrer Weiterentwicklung zeigt, um den Druck auf kritische Ressourcen zu verringern. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, haben sich das KIT und die Universität Ulm in dem Vorschlag für einen Exzellenzcluster Energiespeicher jenseits von Lithium zusammengeschlossen: Neue Speicherkonzepte für eine nachhaltige Zukunft mit dem Fokus auf der Entwicklung von Natriumionen-, Magnesiumionen- und anderen Batterien auf reichlich Materialien. Auch das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und die Justus-Liebig-Universität Gießen sind daran beteiligt.

 

Geschichte Quelle:

Materialien des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Hinweis: Der Inhalt kann für Stil und Länge bearbeitet werden.