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Lithium-Ionen-Akku: Batterie & Abbau
Lithium-Abbau in Deutschland geplant
Das australische Unternehmen Vulcan Energie plant die Lithium-Gewinnung im deutschen Oberrheintal – und das quasi als Nebenprodukt bei der Energieerzeugung.
In fast jedem modernen Elektroauto befindet sich ein Lithium-Ionen-Akku für die Energiespeicherung. Schon 2025 soll der Abbau von Lithium in großem Stil in Deutschland starten, um entsprechende Batterien herstellen zu können. Dieser Artikel wurde zuletzt am 13.12.2021 aktualisiert.
Großer Lithium-Abbau ab 2025 in Deutschland geplant
Derzeit machen unter den Elektroauto-tauglichen, wiederaufladbaren Batterien die Lithium-Ionen-Akkus das Rennen. Lithium gilt als besonders attraktives Anodenmaterial, weil es im Periodensystem von allen Elementen das größte negative Potenzial besitzt. Folglich lassen sich damit besonders hohe Spannungen erzielen. Ein weiterer Vorteil ist das geringe Gewicht. Ein Lithium-Atom ist nur sieben Mal so schwer wie das leichteste Element im Universum, das Wasserstoffatom. Lithium wird größtenteils in Sekundärlagerstätten abgebaut, zu denen Salzseen zählen. Die Lithium-Konzentration in den Salzen kann bis zu ein Prozent betragen. Die größten Vorkommen befinden sich in Südamerika, den USA, Australien, China und der Demokratische Republik Kongo. Einen größeren Lithiumgehalt haben Minerale (Lithium-Pegmatite), die in primären Lagerstätten gewonnen werden. Amblygonit kann beispielsweise bis zu neun Prozent aus Lithium bestehen. Da der Abbau aufwendig ist und es keine größeren Vorkommen gibt, spielen primäre Lagerstätten nur eine untergeordnete Rolle bei der Lithium-Gewinnung. Um sich von fernen Sekundärlagerstätten zu lösen, plant das australische Unternehmen Vulcan Energie die Lithium-Gewinnung im deutschen Oberrheintal – und das quasi als Nebenprodukt bei der Energieerzeugung. Schon mit dem Start der fünf geplanten Geothermiekraftwerke im Jahr 2025 will man so viel Lithium aus der geothermischen Sole im Untergrund gewinnen, dass man die gesamte heimische Elektroauto-Produktion abdecken könnte. In Zahlen bedeutet das jährlich 40.000 Tonnen Lithiumhydroxid, die emissionsfrei im Rahmen der Geothermie-Nutzung gewonnen werden können. 16 Millionen Tonnen Lithiumkarbonat-Äquivalent machen das Oberrheintal zur größten Lithium-Lagerstätte Europas. Mehr zum Thema: Unsere Produkttipps auf Amazon
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Lithium-Ionen-Akku: Meistgenutzte Batterie in Elektroautos
Was Lithium für Batterien bedeutet, macht folgender Vergleich für Akkus anschaulich, die eine identische Reichweite bieten: Würde man ein Auto mit Blei-Akkus ausstatten, die 900 Kilogramm wiegen, käme man mit entsprechender Nickelmetall-Hydrid-Technik auf 500 Kilogramm und mit einer Lithium-Ionen-Batterie auf nur 270 Kilogramm, also weniger als ein Drittel des Blei-Akku-Gewichts. Aber auch das ist für mobile Anwendungen immer noch viel – zu viel. Mit Hochdruck arbeiten Chemiker:innen und Ingenieur:innen deshalb an neuen Lösungen, bei denen vor allem die Energiedichte erhöht und zugleich das Gewicht reduziert wird. Doch Hoffnungen auf eine Superzelle, die ähnlich viel Energie wie herkömmliche Kraftstofftanks speichern kann, werden immer wieder enttäuscht. Fortschritte gibt es nur in kleinen Schritten.
Was kommt nach dem Lithium-Ionen-Akku? Batterien in der Entwicklung
So funktionieren im Labor bereits Prototypen wie Lithium-Schwefel-Akkumulatoren, die eine doppelt so hohe Energiedichte wie herkömmliche Systeme aufweisen und ohne teure Schwermetalle wie Kobalt und Nickel auskommen. Allerdings sind diese Batterien überproportional teuer und haben gravierende Nachteile, unter anderem eine beschränkte Lebensdauer. Auch funktionale Kriterien – etwa schnelle Energieaufnahme und -abgabe, geringer Zellen-Widerstand und damit Wärmebeständigkeit und Brandsicherheit – sind Themen, an denen Forscher:innen und Techniker:innen fieberhaft arbeiten. Erste Entwicklungserfolge bringen mehr Sicherheit. So startete Evonic die Herstellung eines Separators aus keramischem Material. Diese hauchdünne Folie zwischen den chemisch aktiven Schichten ist wärmefest und soll sogar gefürchtete Brände nach einer Beschädigung der Zelle vermeiden helfen. Management-Systeme sorgen für Zellen-selektive Lade- und Entlade-Reglung, Temperatur-, Druck- sowie Spannungsüberwachung. Batterie-Heiz- und -Kühlsysteme sorgen für verbesserte Ladungsdurchsätze und lange Lebensdauer.
