question: 54. Welche Rohstoffe werden für die Produktion von Antriebsbatterien für die Elektromobilität benötigt, und wie wird sich der Bedarf durch das Hochfahren der E-Mobilität in den verschiedenen Verkehrssektoren bis 2030 und 2050 entwickeln?
answer: Als Traktionsbatterie im PKW-Bereich haben sich bisher drei verschiedene Arten von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) durchgesetzt: Jene mit einer Kathode aus Nickel, Mangan und Kobalt (NMC), jene mit einem Kathodengemisch aus Nickel, Kobalt und Aluminium (NCA) und jene aus einem Kathodengemisch aus Lithium, Eisen und Phosphat (LFP). Auf der Anodenseite kommt vor allem Graphit und zu geringen Teilen auch Silizium zum Einsatz. Neben den verschiedenen Arten von LIB ist die Entwicklung neuer Batterietypen dabei keineswegs abgeschlossen. Vielmehr werden weiterhin Zellchemien für neue Batteriegenerationen entwickelt, z. B. solche die auf Natrium-Ionen basieren.
  Hieraus ergeben sich veränderte Rohstoffbedarfe. Aufgrund des sehr dynamischen Entwicklungsverlaufes, sowohl auf dem Gebiet verbesserter Batterietypen als auch bei der Marktdurchdringung der E-Mobilität, sind Prognosen zu künftigen Rohstoffbedarfe mit großen Unsicherheiten behaftet.
  Für die Modellierung der Nachfrage nach LIB-Zellen für den Bereich der E-Mobilität bis zum Jahr 2030 orientiert sich die DERA an den Szenarien, die vom Fraunhofer ISI und dem Fraunhofer IZM im Rahmen der Auftragsstudie „Rohstoffe für Zukunftstechnologien“ entwickelt wurden. Bis zum Jahr 2025 sind allein für Europa mit rund 500 Gigawattstunden an Produktionskapazitäten für Traktionsbatteriekapazität zu rechnen. Diese werden bis zum Jahr 2030 auf etwa 1 000 Gigawattstunden ansteigen. Daraus ergeben sich die in untenstehender Tabelle enthaltenen Rohstoffbedarfe für Europa.
  Bedarfe an Nickel, Kobalt, Lithium, Mangan, Graphit und Silizium für den Einsatz in LIB für die E-Mobilität bis zum Jahr 2030 in 1 000 Tonnen (Kilotonnen). Berechnungen verändert nach Marscheider-Weidemann et al. 2021.
  Jahr/Angaben in Kilotonnen Nickel Kobalt Lithium Mangan Graphit Silizium
  2020 0,5 0,2 0,1 0,2 0,3 0,0
  2025 243,0 61,3 49,8 52,8 155,4 11,7
  2030 449,0 64,5 97,1 101,9 306,0 34
  Neben den Rohstoffen für das Anoden- und Kathodenmaterial werden für die Traktionsbatterie weitere Rohstoffe benötigt. Die einzelnen Batteriezellen werden zu Modulen verschaltet. Diese Module werden mit einem Kühlungs- und einem Managementsystem in ein Batteriegehäuse verbaut und ergeben so das Batteriesystem.
  Für die Interkonnektivität der Zellen und Module wird Kupfer in Form von Kabel benötigt. Für das Batteriegehäuse werden verschiedene Materialien verwendet. Weit verbreitet sind Gehäuse aus einer Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung und Gehäuse aus Stahl.
  (Referenzen: Marscheider-Weidemann, F.; Langkau, S.; Baur, S.-J.; Billaud, M.; Deubzer, O.; Eberling, E.; Erdmann, L.; Haendel, M.; Krail, M.; Loibl, A.; Maisel, F.; Marwede, M.; Neef, C.; Neuwirth, M.; Rostek, L.; Rückschloss, J.; Shirinzadeh, S.; Stijepic, D.; Tercero Espinoza, L.; Tippner, M. (2021): Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2021. – DERA-Rohstoffinformationen 50: 366 S., Berlin.)