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Rohstoff des Monats: Lithium

Metallurgisches Leichtgewicht
Rohstoff des Monats: Lithium

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Lithium ist leicht: Kupfer wiegt ungefähr das Zwanzigfache. Dafür fällt das Leichtmetall bei der Akku-Herstellung stark ins Gewicht. Mittlerweile haben sich Lithium-Ionen-Batterien überall durchgesetzt – auch und gerade bei der Elektromobilität sowie bei der Speicherung regenerativer Energien.

Neben Akkus wird Lithium auch für Keramik, Glaskeramik und Glas verwendet, was knapp ein Drittel des Verbrauches ausmacht. In diesen Einsatzbereichen erhöht das Metall die chemische und mechanische Widerstandskraft. In Schmiermitteln verbessert Lithium die Temperaturbeständigkeit, als Legierung wird es zur Vermeidung von Fehlstellen bei komplizierten Metallbauteilen eingesetzt. Ein vielseitiges Element also, das auf zweierlei Art gewonnen werden kann: aus lithiumhaltigen Solen oder bergmännisch aus Felsgestein. Die Förderung aus dem Wasser von Salzseen macht derzeit knapp die Hälfte der weltweiten Produktion aus. Dieses Verfahren ist günstiger, allerdings liegen die Salzseen meist an Orten fernab jeglicher Zivilisation in Höhen zwischen 3000 bis 4500 Metern. Die weltweiten Reserven an wirtschaftlich förderbarem Lithium werden auf mindestens 14,5 Mio. t geschätzt. Die beiden wichtigsten Lieferländer waren 2018 Australien (ca. 26.100 t) und Chile (16.000 t). Sie sorgen derzeit für circa 73 Prozent der globalen Förderung, die in Summe ungefähr 58.000 Tonnen ausmacht. Die Veredelung des in Südamerika produzierten Lithiumkarbonats bzw. Lithiumhydroxids erfolgt dagegen weiterhin vor allem im asiatischen Raum; ebenso die Verarbeitung der australischen Lithiumkonzentrate. Die Deutsche Rohstoffagentur DERA erwartet, dass sich die weiterverarbeitenden Industrien in China zukünftig in noch stärkerem Maße an der Primärförderung bzw. -produktion beteiligen werden.

Die Nachfrage nach Lithium steigt durchschnittlich um 20 Prozent pro Jahr und wird durch die Elektromobilität und den Ausbau der stationären Energiespeicherung weiter befeuert. Allerdings ist der befürchtete Preisanstieg durch die erhöhte Nachfrage ausgeblieben. Im Gegenteil: Seit Jahresbeginn 2019 ist der Lithiumpreis um weitere 13 Prozent gesunken.

Erhöhte Nachfrage, sinkende Preise

Damit wurde der zwischenzeitliche Höhenflug des Jahres 2018 wieder ausgeglichen, der Preis pendelt inzwischen wieder auf dem Niveau von Mitte 2016 mit fallender Tendenz. Dafür gibt es mehrere Gründe: Nach Berichten der Londoner Times haben australische und chilenische Minen ihre Produktion erhöht, was preisdrückend gewirkt hat. Dazu ist die Nachfrage in China deutlich zurückgegangen, seit die Regierung Subventionen für Elektroautos gestrichen hat. Darüber hinaus werden mit der sich abzeichnenden E-Mobilität erstmals Lagerstätten selbst in Europa lukrativ. Vielversprechende Standorte befinden sich beispielsweise im serbischen Jadar-Tal, im österreichischen Wolfsberg sowie im Oberrheingraben – und im Erzgebirge an der deutsch-tschechischen Grenze. Südlich von Dresden sollen hier in einer Tiefe von rund 600 Metern 125.000 Tonnen des Rohstoffes liegen. Eine 30 Jahre gültige Lizenz für den Erzabbau hat die „Deutsche Lithium“ bereits. Ab 2021 soll die Produktion beginnen, viele Hundert Arbeitsplätze könnten in der Region entstehen. Die höheren Gewinnungskosten können den Abnehmern durch langfristige Zuverlässigkeit sowie bessere soziale und ökologische Standards schmackhaft gemacht werden – sind sich die zukünftigen Betreiber sicher.

Wiederaufladbare Batterien sind der wichtigste Verwendungszweck des Leichtmetalls. 2018 wurden bereits mehr als die Hälfte des verbrauchten Lithiums für Batterien eingesetzt. Die Nachfrage wurde von Akkus für Powertools und 3C (Computing, Communication, Consumer) getrieben, aber auch von stationären Energiespeichern im Rahmen der Energiewende und natürlich von der Elektromobilität – nicht nur von Autos, sondern auch von E-Bikes, E-Trikes, E-Rollern und seit Neuestem von E-Scootern. In absoluten Zahlen: In einem E-Fahrzeug mit 50 kWh Leistung stecken ungefähr acht Kilogramm Lithium, ein E-Bike benötigt ungefähr 200 Gramm des Rohstoffs.

Dabei unterscheiden sich die Inhaltsstoffe in den Akkus unterschiedlicher Hersteller. In der negativen und positiven Elektrode sowie im Elektrolyt stecken immer Lithium-Ionen, andere Materialien sind dagegen variabel. Die unterschiedlichen Parameter beeinflussen beispielsweise die Lebensdauer und die Energiedichte sowie die Widerstandskraft gegen hohe und tiefe Temperaturen. Dazu kommen die Fähigkeit zur Schnellladung, die maximale Kapazität, die Brandgefahr, Beschaffungskosten sowie Fragen des Menschen- und Umweltschutzes in den Abbauländern. Die optimale Kombination und Rezeptur sind Thema zahlreicher Forschungsprojekte – das wird auf lange Sicht so bleiben.

Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist möglich. Entsprechende großtechnische Prozesse sind entwickelt und stehen bereit – werden momentan aber noch nicht flächendeckend genutzt. Für das weltweite Gesamtangebot von Lithium ist die Aufbereitung bisher weitgehend bedeutungslos. Dafür gibt es mehrere Gründe: die relativ kostengünstigen Gewinnungsprozesse, die aktuelle Marktlage sowie die technologischen Ansprüche an die Reinheit für bestimmte Anwendungen. Für die in unserer Serie bereits besprochenen Rohstoffe Nickel und vor allem Kobalt spielt Recycling wegen des höheren Wertes inzwischen eine wichtigere Rolle. Es ist aber wahrscheinlich, dass sich mit der anlaufenden Elektromobilität Recyclingkreisläufe einspielen, die dann alle verbauten Rohstoffe berücksichtigen. Immerhin beträgt der Neuwert einer Batterie für einen Tesla S 100 D rund 20.000 Euro, auf dem Schrottplatz ist sie immerhin noch 5000 Euro wert. Hier kann sie entweder wiederaufbereitet oder aber stofflich verwertet werden. Bei der Verwertung wird der Akku zumeist verbrannt und dann die Asche zermahlen. Auf diese Weise können Kobalt, Nickel und Kupfer zurückgewonnen werden – nicht aber die reaktiven Rohstoffe Lithium, Graphit und Aluminium.

Die Entwicklung des Lithiumpreises zeigt sich extrem volatil.
Bild: DERA

Michael Grupp, Fachjournalist in Stuttgart

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