Der starke Anstieg der Preise für Batterierohstoffe seit Anfang 2021 hat Spekulationen über einen Nachfrageeinbruch oder Lieferverzögerungen ausgelöst und zu der Annahme geführt, dass Automobilhersteller ihre Präferenzen zugunsten ihrer Elektrofahrzeuge ändern könnten.

Die kostengünstigste Batterie war traditionell Lithium-Eisenphosphat, oderLFP.Tesla verwendet seit 2021 LFP für seine in China hergestellten Einstiegsmodelle. Auch andere Autohersteller wie Volkswagen und Rivian haben angekündigt, LFP in ihren günstigsten Modellen einzusetzen.

Nickel-Kobalt-Mangan-Batterien (NCM-Batterien) sind eine weitere Option. Sie benötigen eine ähnliche Menge Lithium wieLFPEs enthält jedoch Kobalt, das teuer ist und dessen Herstellungsprozess umstritten ist.

Der Kobaltpreis ist im laufenden Jahr um 70 % gestiegen. Nickel verzeichnete zuletzt Turbulenzen infolge eines Short Squeeze an der LME. Der Dreimonatspreis für Nickel notierte am 10. Mai in einer Spanne von 27.920 bis 28.580 US-Dollar pro Tonne.

Inzwischen sind die Lithiumpreise seit Anfang 2021 um über 700 % gestiegen, was zu einem starken Anstieg der Preise für Akkupacks geführt hat.
Laut S&P Global Market Intelligence stiegen die Kosten für Batteriemetalle in China im März im Vergleich zum Vorjahr um 580,7 % auf US-Dollar-pro-Kilogramm-Basis und erreichten damit fast 36 US-Dollar/kWh. Die Kosten für NCM-Batterien stiegen im gleichen Zeitraum um 152,6 % auf 73–78 US-Dollar/kWh im Februar.

"Der WegLithium„Der Preis ist in den letzten zwölf Monaten gestiegen. Der Rabatt ist geringer als erwartet [gegenüber NCM], und unter Berücksichtigung der Leistungsfaktoren ist die Entscheidung schwieriger als zuvor. Man könnte zwar Abstriche bei der Leistung in Kauf nehmen, um Kosten zu sparen, aber viel günstiger ist es heutzutage nicht“, sagte ein Händler für Kobalthydroxid.

„Es gab in der Tat Bedenken, da die Kosten von LFP ein zu hohes Risiko für das Zielsegment darstellten, nämlich kostengünstige Batterien“, bestätigte ein Lithiumproduzent.

„Kurz- bis mittelfristig gibt es keine offensichtlichen Alternativen zu nickelreichen Batterien (mit einem Nickelanteil von 8 Teilen oder mehr). Die Rückkehr zu nickelärmeren NMC-Batterien wirft erneut Bedenken hinsichtlich des Kobalteinsatzes auf, während LFP-Batterien die Reichweite noch nicht vollständig erreichen und im Vergleich zu nickelreichen Batterien auch relativ ungünstige Tieftemperatureigenschaften aufweisen“, so Alice Yu, Senior Analystin bei S&P Global Market Intelligence.

Während in China die LFP-Batterie die bevorzugte Technologie ist, geht man allgemein davon aus, dass die NCM-Batterie auf den EU-Märkten eine größere Rolle spielen wird – wo die Verbraucher Autos bevorzugen, mit denen sie mit möglichst wenigen Ladevorgängen durch das ganze Land oder über den Kontinent fahren können.

„Bei der Planung von Batteriewerken müssen wir die Flexibilität berücksichtigen. Aktuell herrscht Preisgleichheit zwischen LFP und NCM. Sollte LFP wieder deutlich günstiger werden, könnten wir die Produktion priorisieren, aber derzeit sollten wir NCM produzieren, da es sich um ein Premiumprodukt handelt“, sagte ein Automobilhersteller.

Ein zweiter Automobilhersteller bestätigte diese Aussage: „LFP-Batterien werden für Einsteigerfahrzeuge eingesetzt, aber nicht für Premiumfahrzeuge.“

Begrenzender Faktor

Die Lithiumversorgung bleibt ein großes Problem für den Markt für Elektrofahrzeuge und könnte ein Unternehmen daran hindern, problemlos auf die Lithium-basierte Technologie umzusteigen.

Untersuchungen von S&P Global Commodity Insights zeigen, dass selbst wenn alle in Planung befindlichen Lithiumminen im vorgeschlagenen Zeitrahmen mit den richtigen Spezifikationen für Batteriematerial in Betrieb gehen, bis 2030 immer noch ein Defizit von 220.000 Tonnen bestehen wird, vorausgesetzt, die Nachfrage erreicht am Ende des Jahrzehnts 2 Millionen Tonnen.

Bei den meisten westlichen Lithiumproduzenten ist der größte Teil ihrer Produktion durch langfristige Verträge abgesichert, und die chinesischen Verarbeiter sind sowohl mit Spot- als auch mit langfristigen Vertragsanforderungen ausgelastet.

„Es liegen mehrere Anfragen vor, aber wir haben momentan kein Material verfügbar“, sagte der Lithiumproduzent. „Wir haben nur dann Mengen frei, wenn ein Kunde ein Problem hat oder eine Lieferung aus irgendeinem Grund storniert. Ansonsten ist alles ausgebucht“, fügte er hinzu.

Die zunehmenden Bedenken, dass Lithium und andere Batteriemetalle zum limitierenden Faktor für die Verbreitung von Elektrofahrzeugen werden könnten, haben die Automobilhersteller dazu veranlasst, sich verstärkt im vorgelagerten Bereich der Branche zu engagieren.

General Motors wird in die Entwicklung des Lithiumprojekts Hell’s Kitchen von Controlled Thermal Resources in Kalifornien investieren. Stellantis, Volkswagen und Renault haben sich mit Vulcan Resources zusammengetan, um Material aus dem Zero Carbon-Projekt in Deutschland zu sichern.

Natriumionen-Alternative

Angesichts der erwarteten Versorgungsengpässe bei Lithium, Kobalt und Nickel sucht die Batterieindustrie nach Alternativen. Natrium-Ionen-Batterien gelten als eine der vielversprechendsten Optionen.

Natriumionen-Batterien verwenden typischerweise Kohlenstoff in der Anode und Materialien der Kategorie Preußischblau in der Kathode. Laut Venkat Srinivasan, Direktor des US-amerikanischen Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS), gibt es „eine Reihe von Metallen, die anstelle von Preußischblau verwendet werden können, wobei die Auswahl je nach Hersteller variiert“.

Der größte Vorteil von Natrium-Ionen-Akkus liegt laut Quellen in ihren geringeren Produktionskosten. Aufgrund des reichlichen Vorkommens von Natrium auf der Erde könnten diese Akkus fast 3–50 % weniger kosten als Lithium-Ionen-Akkus. Die Energiedichte ist mit der von LFP vergleichbar.

Contemporary Amperex Technology (CATL), einer der größten Batteriehersteller Chinas, präsentierte letztes Jahr seine erste Generation von Natrium-Ionen-Batterien sowie seine AB-Batterielösung. Diese Lösung demonstrierte die Fähigkeit, Natrium-Ionen- und Lithium-Ionen-Zellen in einem einzigen Akku zu integrieren. Laut CATL sind die Herstellungsverfahren und -anlagen für Natrium-Ionen-Batterien mit den gängigen Lithium-Ionen-Batterien kompatibel.

Bevor Natriumionen jedoch eine bedeutende kommerzielle Dimension erreichen können, müssen einige Bedenken ausgeräumt werden.

Auf der Elektrolyt- und der Anodenseite gibt es noch Verbesserungspotenzial.

Im Vergleich zu einer LFP-basierten Batterie ist die Natriumionenbatterie beim Entladen stärker, beim Laden jedoch schwächer.

Der wichtigste limitierende Faktor ist, dass es noch einige Zeit dauern wird, bis dies auf kommerzieller Ebene verfügbar sein wird.

In ähnlicher Weise wurden Milliarden von Dollar in die Lithium-Ionen-Lieferkette investiert, die auf lithium- und nickelreichen chemischen Verbindungen basiert.

„Wir würden uns sicherlich Natrium-Ionen-Batterien ansehen, aber wir müssen uns zunächst auf die bereits existierenden Technologien konzentrieren und die Anlage in Betrieb nehmen“, sagte ein Batteriehersteller.