Lithium: Vom Leichtgewichtmetall zum Schwergewicht der Energiewende
Wie viel Akku hat Ihr Laptop gerade noch? Wenn Sie schon ein paar Stunden gearbeitet haben und Ihr Akku noch über ausreichend Ladung verfügt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Sie das Lithium zu verdanken haben. Denn jede Technologie, die wiederaufgeladen werden muss, nutzt häufig Lithium, einen wichtigen Bestandteil von aktiven Kathodenmaterialien (CAM) zur Energiespeicherung. Experten aus verschiedenen Bereichen von Umicore – Wim Geens, Business Head Lithium & Manganese, und Pieter Verhees, Techno-Commercial Manager Battery Recycling Solutions – erläutern die zentrale Rolle von Lithium bei der Energiewende und warum Europa seine Kapazitäten im Bereich des Lithiumrecyclings ausbauen muss.
Lithiums Mobilität und Agilität
Lithium hat in den vergangenen Jahrzehnten deutlich an Bedeutung für die Gesellschaft gewonnen. Erst 2020 wurde es offiziell als kritischer Rohstoff eingestuft. Lange Zeit wurde Lithium vor allem zur Herstellung von Schmiermitteln, Keramiken, Trockenmittel für Farben sowie Psychopharmaka verwendet. Laut landläufiger Meinung war es sogar Bestandteil der ursprünglichen 7Up‑Rezeptur.
Heute ist Lithium ein entscheidendes Metall für die Energiewende und die moderne Elektrifizierung. Als leichtestes Metall mit hoch beweglichen Ionen kann Lithium eine große Menge Energie auf sehr kleinem Raum speichern. Diese hohe Energiedichte und der effiziente Energietransport machen es ideal für den Einsatz in Batterien. Entsprechend war die Nachfrage nach Lithium noch nie so hoch, da immer mehr wiederaufladbare tragbare Elektronikgeräte und Elektrofahrzeuge (EVs) auf den Markt kommen.
„Elektrofahrzeuge sind heute zweifellos der größte Markt für Lithium“, sagt Wim Geens. „Vor zehn oder zwanzig Jahren sah das noch ganz anders aus, als die Batterietechnologie sich in einem frühen Entwicklungsstadium befand und hauptsächlich in Unterhaltungselektronik eingesetzt wurde. Seitdem hat sich das Blatt gewendet, und Batterien sind von einer Nischenanwendung von Lithium zu mit Abstand seiner wichtigsten Anwendung geworden.“
Der Bedarf an Batterien wird immer größer und leistungsfähiger. Das zeigt sich am rasanten Anstieg von Batteriespeichersystemen (Battery Energy Storage Systems(BESS)), die leistungsstark genug sind, um das Stromnetz zu stabilisieren. In Zukunft werden wir voraussichtlich Batterien der nächsten Generation, sogenannte Festkörperbatterien, für Elektrofahrzeuge sehen, die noch weiterentwickelte Lithiumkomponenten erfordern werden. Das wird die Nachfrage nach dem Metall auf einem hohen Niveau halten.
Wim Geens, Business Head Lithium & Manganese
Vor diesem Hintergrund hat sich auch Umicores Arbeit mit Lithium weiterentwickelt, um der Nachfrage in diesen neuen Anwendungsbereichen gerecht zu werden. Wir produzieren aktive Kathodenmaterialien, also die Bestandteile einer Batterie, die für die Energiespeicherung verantwortlich sind und ihre Leistungsfähigkeit optimieren – für Batterien aller Größen und unterschiedlichster Einsatzbereiche, von Smartphones bis hin zu Elektrofahrzeugen.
Lithium-Recycling: Wie man ein sehr leichtes und hochmobiles Element zurückgewinntt
Bereits vor mehr als 15 Jahren war Umicore Vorreiter im Recycling von Lithium-Ionen-Batterien in seiner Pilotanlage für Batterierecycling in Hoboken, Belgien. Während in den Anfangsjahren vor allem Handy-Akkus im Fokus standen, geht es heute primär um Batterien aus Elektrofahrzeugen sowie um Produktionsabfälle, aus denen Kobalt, Nickel, Kupfer und Lithium zurückgewonnen werden – allesamt wertvolle und/oder kritische Metalle. Mit dem weiteren Anstieg der Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen ist in den kommenden zehn Jahren mit einem deutlichen Wachstum dieser Abfallströme zu rechnen.
Für diese vier Metalle erzielen wir branchenführende Rückgewinnungsraten. Besonders hervorzuheben ist dabei die Rückgewinnungsrate von über 90 Prozent für Lithium.
Die Rückgewinnung und das Recycling von Lithium sind keine leichte Aufgabe. Als leichtestes Metall im Periodensystem von Mendelejew bildet Lithium sehr kleine, hochreaktive Ionen, die sich leicht lösen und sich schnell in Lösungen verteilen. Das macht es schwierig, Lithium gezielt zu isolieren und zurückzugewinnen.
„Lithium ist wie das Salz in Ihrer Küche: Es löst sich leicht in Wasser“, erklärt Pieter Verhees. „In einem typischen Batterierecyclingprozess löst sich Lithium gemeinsam mit anderen Metallen wie Nickel und Kobalt in einer sauren Lösung auf. Lithium selektiv aus dieser gemischten Lösung zurückzugewinnen, ist prozesstechnisch sehr aufwendig. In unserer Pilotanlage für Batterierecycling in Hoboken haben wir deshalb ein effizientes Verfahren entwickelt, bei dem Lithium in Dampf umgewandelt wird. So können wir es aus den Abgasen auffangen. Anschließend wird das Lithium in ein Salz überführt, das wieder als Material in Batteriequalität eingesetzt werden kann.“
Materialien in Batteriequalität werden auf die extrem hohe Reinheit veredelt, die für Batterianwendungen erforderlich ist. Auch hier schließt Umicore den Kreislauf: Wir führen diese Metalle wieder als zentrale Bestandteile in die Herstellung von aktiven Kathodenmaterialien zurück, die die Energiedichte und Leistungsfähigkeit neuer Batterien maßgeblich bestimmen.
Einer unserer herausragendsten und zugleich größten Vorteile ist, dass wir aktive Kathodenmaterialien recyceln und herstellen und dabei Wissen und Erfahrung über beide Bereiche hinweg teilen. So bringen beispielsweise Teams aus unserer Business Unit Battery Materials ihre Expertise zu Lithium in Batteriequalität und anderen Metallen in die Arbeit unserer Kolleginnen und Kollegen von Battery Recycling Solutions ein, einschließlich Qualifikationsverfahren und Spezifikationen. Wir arbeiten eng mit unseren Partnern und Kunden zusammen, sowohl bei der Herstellung von Kathodenmaterialien als auch im gesamten Ökosystem des Batterierecyclings.
Pieter Verhees, Techno‑Commercial Manager Battery Recycling Solutions
Lithium-Recycling für eine europäische Lieferkette
Der Zugang zu Lithium über Recycling ist von zentraler Bedeutung. Während die globale Nachfrage nach Lithium stetig wächst, ist der Abbau und die Raffination des Rohstoffs stark auf wenige Regionen konzentriert. Lithium wird hauptsächlich aus Hartgestein (Spodumen) in Australien sowie aus dem Solevorkommen (Salzlaken) im sogenannten „Lithiumdreieck“ in Argentinien, Chile und Bolivien gewonnen. Die Veredelung ist noch stärker konzentriert: China verfügt über mehr als 70 Prozent der weltweiten Raffineriekapazitäten.
Vor diesem Hintergrund strebt Europa den Aufbau einer eigenen Lithium-Lieferkette an, um weniger abhängig von einzelnen Ländern oder Regionen zu werden. Ein Beispiel dafür ist die Europäische Batterieverordnung, die das Recycling von Batteriematerialien – einschließlich Lithium – fördert.
Umicore ist in diesem Kontext gut positioniert, da das Unternehmen als größter Abnehmer von Lithium in Batteriequalität in Europa eng mit neuen europäischen Lithiumlieferanten zusammenarbeitet und die Qualität ihrer Produkte sowie neuer Projekte dieser Lieferanten bewertet.
Darüber hinaus wird Recycling ein zentraler Bestandteil der europäischen Lieferkettenstrategie sein.
Lithium-Recycling wird in Europa künftig eine deutlich größere Rolle spielen, da es hier derzeit nur sehr wenige primäre Lithiumquellen gibt. Mit der stetig wachsenden Zahl von Elektrofahrzeugen auf Europas Straßen entsteht zugleich ein zunehmender Bestand an Lithium, das am Ende des Lebenszyklus der Fahrzeuge für das Recycling zur Verfügung steht und in neue Batterien zurückgeführt werden kann und so den Kreislauf schließt.
Wim Geens, Business Head Lithium & Manganese
Mit jahrzehntelanger Erfahrung sowohl im Bereich Batteriematerialien als auch im Recycling ist Umicore einzigartig positioniert im Zentrum der europäischen Lithium-Wertschöpfungskette. Durch die Kombination branchenführender Lithiumrückgewinnung mit fundierter Expertise in Materialien in Batteriequalität trägt das Unternehmen nicht nur zur Sicherung kritischer Metalle für eine elektrifizierte Wirtschaft bei, sondern unterstützt auch Europas Anspruch, eine widerstandsfähigere, nachhaltigere und stärker kreislauforientierte Lieferkette aufzubauen.