Zellchemie größter Risikofaktor bei der Batterieproduktion

Zellchemie größter Risikofaktor bei der Batterieproduktion

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Dass die steigende Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien zu Engpässen in der Rohstoffversorgung führt, ist nichts Neues. Die internationale Unternehmensberatung Roland Berger hat nun in einer Studie die Marktentwicklung umfassend analysiert. Vor allem bei Lithium, Nickel und Kobalt wird es der Studie zufolge zu Engpässen kommen. Eine stärkere vertikale Integration, die Regionalisierung der Lieferkette und vor allem das Batterierecycling sollen Wege aus der Versorgungskrise weisen.

Lithium-Ionen-Batterien sind gefragter denn je. Der Markt wird bis 2030 jährlich um 30 Prozent zulegen – vor allem durch den Boom bei Elektroautos. Waren 2021 gerade mal 4 Prozent des weltweiten Pkw-Absatzes elektrisch angetrieben, prognostiziert Roland Berger bis 2030 einen Anstieg auf 30 Prozent. Vor allem in Europa wird ein Anstieg von aktuell 5 Prozent auf über 50 Prozent erwartet. „Batterien sind Schlüsselkomponenten für die Elektromobilität. Ihre Kosten hängen von der jeweiligen Zelltechnologie, dem Produktionsstandort und von den Rohstoffpreisen ab„, fasst Wolfgang Bernhart, Partner bei Roland Berger, die Marktbedingungen zusammen. Gestiegene Rohstoffkosten hätten die E-Autobatterien in letzter Zeit enorm verteuert, auch der Krieg in der Ukraine verschärfe die Lage zusätzlich. Bernhart glaubt daher an eine Verlangsamung des Trends zu E-Fahrzeugen.

Aktuell liegen die Batteriekosten bei etwa 130 US-Dollar pro Kilowattstunde (Preise von Juli 2021), basierend auf einer NCM-Chemie und prismatischer Zellarchitektur sowie Produktion in China. Feststoffbatterien sollen ab 2025 deutliche Steigerungen der Energiedichte bis über 1.200 Wattstunden/Liter Rauminhalt ermöglichen.

Risikofaktoren

Größter Risikofaktor ist die Zellchemie. Bestimmte Rohstoffe wie Kobalt- und Nickelsulfate sowie Lithium sind in so gut wie allen Batterietypen enthalten. Diese Stoffe machen mehr als 30 Prozent der Batteriezellkosten aus, und diese sind für etwa 75 Prozent der Gesamtkosten eines Batteriepacks verantwortlich. Jede Kostensteigerung schlägt also massiv durch. Roland Berger sieht vor allem geopolitische Faktoren, den ökologische Fußabdruck der Batterien, sowie Preis und Angebot als Risiken in der Versorgungskette.

Der Abbau und die Verarbeitung der wichtigen Rohstoffe konzentriert sich auf eine kleine Anzahl von Ländern, die Abhängigkeit ist daher groß. Nickel beispielsweise kommt zu einem Zehntel aus Russland – der Ukraine-Krieg hat hier zu massiven Preissteigerungen geführt. Auch die Produktion der Batterien steht in der Kritik, wegen erheblicher ökologischer und sozialer Auswirkungen durch emissionsintensive Produktionsprozesse. Zudem wird der hohe Kapitalbedarf – Roland Berger prognostiziert bis zu 300 Milliarden Euro in den nächsten acht Jahren – für die Erschließung neuer Minen relevant. Die sind aber notwendig, denn bereits jetzt ist die Verfügbarkeit bestimmter Materialien kritisch, was zu Engpässen und entsprechenden Preissteigerungen führen wird.

Roland Berger geht daher davon aus, dass Nickel-intensive Technologien eher für Anwendungsfälle, in denen eine hohe Energiedichte erforderlich ist, reserviert werden, während sich für geringere Anforderungen LFP oder NMx – als Mittelweg zwischen NCM und LFP – durchsetzen wird. Das günstigere Mangan soll außerdem mehr für großvolumige Produktionen eingesetzt werden. Noch vor 2030 werden der Studie zufolge Technologien verfügbar sein, die Lithium-Ionen-Batterien überhaupt ersetzen.

Lösungswege

Zur Entschärfung der Risiken schlägt Roland Berger mehrere Lösungswege vor. „Auf Produktionsebene kann ein integrierter Ansatz zwischen Metallurgie und Zellchemie dazu beitragen, Kosten zu senken“, führt Bernhart aus. Stärkere Regionalisierung und gemeinsame Standortwahl für mehrere Schritte in der Batterieherstellung könnten geopolitische und Umwelt-Risiken verringern. Automobil- und Batteriehersteller sollten sich strategisch stärker in die vorgelagerten Lieferketten einbringen – über langfristige Liefervereinbarungen, Partnerschaften oder eigenen Investitionen. Einige Hersteller wie Tesla tun dies bereits. Sich an allen kritischen Punkten entlang der Lieferkette zu positionieren, wäre zwar aufwändig und kostenintensiv, bedeute langfristig aber einen starken Wettbewerbsvorteil.

Eine wesentliche Rolle wird zudem das Recycling spielen. Regulatorische Vorschriften werden die Unternehmen der gesamten Wertschöpfungskette ohnehin verpflichten, mehr in die Kreislaufwirtschaft für Batterien zu investieren. So können die kritischen Materialien wiedergewonnen und Abhängigkeiten von einzelnen Lieferanten verringert werden. Benötigt man für die Herstellung von einer Tonne batteriefähigen Lithiums etwa 750 Tonnen Salzlauge oder 250 Tonnen Spodumen – ein lithiumhältiges Mineral – so reichen für die Herstellung der gleiche Menge nur 28 Tonnen Altbatterien!

Kurzfristig könnten durch ein verbessertes Pack-Design, Prozessoptimierungen und bei der Zellchemie 30-40 US-Dollar/Kilowattstunde eingespart werden. Für weitere Reduktionen ist ein umfassenderer Ansatz erforderlich.

Link zur Studie

Quelle: Roland Berger – Pressemitteilung vom 6. April 2022

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Es wird Zeit für den Natrium Ionen Akku.

https://www.golem.de/news/akkutechnik-und-e-mobilitaet-natrium-ionen-akkus-werden-echte-lithium-alternative-2106-156863.html

Der sollte von der EU als strategisches Ziel ganz oben auf die Prio Liste. Ohne den, werden wir immer erpressbar bleiben.

Generell muss die Mobilität unabhängiger werden von Rohstoffen aus nicht-demokratischen Ländern und die Mobilität der Zukunft muss mit viel weniger Resourcen auskommen – z.B mehr Pedelecs, weniger Autos.

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