Forschung und Entdeckung
Es sieht so aus, als würden Lithium und Lithiumhydroxide uns vorerst erhalten bleiben: Trotz intensiver Forschung mit alternativen Materialien ist derzeit nichts in Sicht, was Lithium als Grundbaustein für die moderne Batterietechnologie ersetzen könnte.
Die Preise für Lithiumhydroxid (LiOH) und Lithiumcarbonat (LiCO3) sind in den letzten Monaten rückläufig gewesen, und die jüngsten Marktturbulenzen haben die Situation sicherlich nicht verbessert. Trotz intensiver Forschung an alternativen Materialien ist jedoch in den nächsten Jahren kein Ersatz für Lithium als Grundbaustein moderner Batterietechnologie in Sicht. Wie die Hersteller verschiedener Lithiumbatterien wissen, liegt der Teufel im Detail, und genau hier werden Erfahrungen gesammelt, um Energiedichte, Qualität und Sicherheit der Zellen schrittweise zu verbessern.
Da fast wöchentlich neue Elektrofahrzeuge auf den Markt kommen, sucht die Branche nach zuverlässigen Bezugsquellen und Technologien. Für die Automobilhersteller ist es irrelevant, was in den Forschungslaboren geschieht. Sie brauchen die Produkte sofort.
Der Übergang von Lithiumcarbonat zu Lithiumhydroxid
Bis vor Kurzem stand Lithiumcarbonat im Fokus vieler Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien, da die bestehenden Batteriedesigns Kathoden aus diesem Rohstoff erforderten. Dies ändert sich jedoch bald. Lithiumhydroxid ist ebenfalls ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Batteriekathoden, ist aber derzeit deutlich knapper als Lithiumcarbonat. Obwohl es ein Nischenprodukt ist, wird es auch von großen Batterieherstellern verwendet, die mit der Industrie für Industrieschmierstoffe um denselben Rohstoff konkurrieren. Daher ist zu erwarten, dass die Verfügbarkeit von Lithiumhydroxid in Zukunft noch weiter sinken wird.
Zu den wichtigsten Vorteilen von Lithiumhydroxid-Batteriekathoden gegenüber anderen chemischen Verbindungen gehören eine bessere Leistungsdichte (höhere Batteriekapazität), eine längere Lebensdauer und verbesserte Sicherheitsmerkmale.
Aus diesem Grund verzeichnete die Nachfrage der Akkuindustrie in den 2010er-Jahren ein starkes Wachstum, bedingt durch den zunehmenden Einsatz größerer Lithium-Ionen-Akkus in Automobilanwendungen. 2019 entfielen 54 % des gesamten Lithiumbedarfs auf Akkus, fast ausschließlich auf Lithium-Ionen-Akkus. Obwohl der rasante Anstieg der Verkaufszahlen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen den Bedarf an Lithiumverbindungen in den Fokus rückte, bremsten sinkende Verkaufszahlen in China – dem größten Markt für Elektrofahrzeuge – in der zweiten Jahreshälfte 2019 sowie ein weltweiter Absatzrückgang aufgrund der COVID-19-bedingten Lockdowns in der ersten Jahreshälfte 2020 das Wachstum der Lithiumnachfrage kurzfristig. Dies wirkte sich sowohl auf die Nachfrage aus dem Batterie- als auch aus dem Industriebereich aus. Längerfristige Prognosen gehen jedoch weiterhin von einem starken Wachstum der Lithiumnachfrage im kommenden Jahrzehnt aus. Roskill prognostiziert, dass die Nachfrage im Jahr 2027 1,0 Mio. Tonnen Lithium-Ethanol-Äquivalent (LCE) übersteigen wird, mit einem jährlichen Wachstum von über 18 % bis 2030.
Dies spiegelt den Trend wider, verstärkt in die LiOH-Produktion im Vergleich zur LiCO₃-Produktion zu investieren. Hierbei spielt die Lithiumquelle eine entscheidende Rolle: Spodumengestein ist hinsichtlich des Produktionsprozesses deutlich flexibler. Es ermöglicht eine optimierte LiOH-Produktion, während die Verwendung von Lithiumsole üblicherweise über LiCO₃ als Zwischenprodukt zur LiOH-Herstellung führt. Daher sind die Produktionskosten von LiOH mit Spodumen als Quelle deutlich niedriger als mit Sole. Angesichts der weltweit verfügbaren großen Mengen an Lithiumsole ist es offensichtlich, dass zukünftig neue Prozesstechnologien entwickelt werden müssen, um diese Quelle effizient zu nutzen. Da verschiedene Unternehmen neue Verfahren erforschen, werden wir dies in Zukunft erleben, doch aktuell stellt Spodumen die sicherere Wahl dar.
