Szenario 2050

„Rohstoffe für Lithium-Ionen-Batterien könnten knapp werden“

| Redakteur: Beate Christmann

Nach Ansicht der Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Ulm könnte unter anderem die geografische Konzentration der Rohstoffe Lithium und Kobalt in Ländern, die als politisch instabil eingestuft werden, in naher Zukunft eine Preissteigerung zur Folge haben.
Nach Ansicht der Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Ulm könnte unter anderem die geografische Konzentration der Rohstoffe Lithium und Kobalt in Ländern, die als politisch instabil eingestuft werden, in naher Zukunft eine Preissteigerung zur Folge haben. (Bild: Nature Reviews Materials/Macmillan Publishers Limited)

Das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) zeigt in einer kürzlich veröffentlichten szenariobasierten Analyse bis 2050, dass die Verfügbarkeit von Lithium und Kobalt bald kritisch werden könnte. Die Wissenschaftler fordern, die Forschungsaktivitäten auf kobaltfreie Energiespeichermaterialien und Post-Lithium-Technologien, die auf unkritischen Materialien basieren, auszuweiten.

Lithium und Kobalt werden zunehmend nachgefragt. Sie sind die wesentlichen Bestandteile aktueller Lithium-Ionen-Batterien (LIB). Eine Studie des Helmholtz-Instituts Ulm warnt nun, dass die Verfügbarkeit der beiden Elemente kritisch werden könnte. Kobaltfreie Energiespeichermaterialien und Post-Lithium-Technologien, die auf unkritischen Elementen wie Natrium oder Magnesium, aber auch Zink, Kalzium und Aluminium basieren, eröffnen nach Ansicht der Wissenschaftler eine Möglichkeit, diesen Ressourcendruck zu verringern und langfristig zu umgehen. Die Ergebnisse stellten sie unlängst in der Zeitschrift Nature Reviews Materials vor.

Weiter wachsende Nachfrage von Lithium und Kobalt

„Generell wird die schnell wachsende Marktdurchdringung von LIBs für mobile und stationäre Anwendungen insbesondere bei Lithium und Kobalt zu einer steigenden Rohstoffnachfrage führen“, ist sich Prof. Stefano Passerini, der die Studie zusammen mit Dr. Daniel Buchholz am Helmholtz Institut Ulm geleitet hat, sicher.

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Anhand einer Szenario-basierten Analyse bis 2050 zeigten die Forscher, dass der Preisanstieg und die Knappheit von Kobalt wahrscheinlich auftreten wird, weil die Nachfrage durch Batterien zweimal so hoch sein könnte wie die heute identifizierten Kobaltreserven. Im Gegensatz dazu seien die heute identifizierten Lithiumreserven ausreichend, die Produktion müsse jedoch stark hochskaliert werden, um die zukünftige Nachfrage zu decken.

Geografische Konzentration könnte Preissteigerung zur Folge haben

Beide Elementreserven weisen demnach zudem eine starke geografische Konzentration auf und befinden sich in Ländern, welche als politisch weniger stabil eingestuft werden. Dies lasse eine mögliche Verknappung und eine damit verbundene Preissteigerung von LIBs in naher Zukunft befürchten.

Diese Ergebnisse bestätigte kürzlich auch ein ebenfalls am HIU entwickeltes globales Szenario für Batterieanwendungen im Bereich der Elektromobilität bis zum Jahr 2050. „Dass die zukünftige Verfügbarkeit von Kobalt für die Massenproduktion von Batterien als sehr kritisch einzustufen ist, zeigt sich auch an der Preiserhöhung von mehr als 120 % innerhalb eines Jahres (2016-2017)", betont der Systemanalytiker Dr. Marcel Weil vom HIU.

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Exzellenzcluster soll alternative Speichertechnologien erforschen

Mit den Ergebnissen der beiden Studien unterstreichen die HIU-Wissenschaftler die Bedeutung neuer Batterietechnologien. Diese sollten ihrer Ansicht nach auf den reichlich vorhandenen, günstigen und ungiftigen Elementen basieren und dadurch den Druck auf kritische Ressourcen verringern. Daher haben das KIT und die Universität Ulm gemeinsam den Antrag „Energy Storage beyond Lithium: New storage concepts for a sustainable future“ für einen Exzellenzcluster erarbeitet, welcher die Entwicklung von Natrium-Ionen-, Magnesium-Ionen- und anderen Batterien basierend auf reichlich vorhandenen Materialien verfolgt. Auch das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW) und die Justus-Liebig-Universität Gießen sind daran beteiligt.

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