Tesla reduziert Kobalt Gehalt in eigenen Batterien

Wer an Elektroautos denkt, denkt meistens auch immer an grosse und schwere Batterien zur Speicherung der für die Fortbewegung notwendigen Energie. Und wer in zahlreichen Medien über Artikel zu Elektromobilität und Batterien stolpert, stösst häufig auch auf Begriffe wie «Seltene Erden» oder Elemente wie Lithium, Nickel, Kobalt und viele weitere. Und wer sich nun die Mühe macht und die Artikel genau durchliest stellt ebenfalls fest, dass die Autoren vielmals einiges durcheinander bringen.

Bevor auf den eigentlichen Inhalt dieses Artikels eingegangen wird, soll zuerst ein wenig Klarheit über die in den Medien umher schwirrenden Aussagen gemacht werden.

Wie war das nochmals mit Seltenen Erden und Batterien?

Irreführende Aussage: Batterien benötigen viele Seltene Erden, und die sind selten

Im Periodensystem werden 17 Elemente als Seltene Erden zusammengefasst, die zur Entdeckungszeit auch schwierig zu bekommen waren, denn sie mussten zuerst in seltenen Mineralien gefunden und aus diesen in Form ihrer Oxide (früher „Erden“) isoliert werden. Nur das kurzlebige radioaktive Element Promethium ist in der Erdkruste wirklich selten. Einige der Seltenen Erden wie Cer, Yttrium und Neodym kommen in der Erdkruste häufiger vor als Blei oder Arsen. Und das seltenste stabile Element Thulium der Seltenen Erden ist immer noch häufiger vorhanden als Gold oder Platin. So selten sind Seltene Erden also nicht. Korrekterweise sollte auch nicht nur von Seltenen Erden, sondern von Metallen der Seltenen Erden die Rede sein.

Die grössten Vorkommen der Metalle der Seltenen Erden finden sich in China. Weitere grössere Vorkommen liegen in Australien, Kanada und Grönland. Da die Metalle nie rein vorkommen, sondern immer nur als Mischung mit anderen Metallen der Seltenen Erden abgebaut werden können, müssen die einzelnen Metalle über zum Teil aufwendige Trennverfahren separiert werden. Des Weiteren erfolgt der Abbau von Seltenen Erden über Säuren, mit denen die Metalle aus den Bohrlöchern gewaschen werden. Der zurückbleibende giftige Schlamm führt bisweilen zu grossen Umweltverschmutzungen.

Irreführende Aussage: Elektrofahrzeuge sind nicht besser als Verbrennungsfahrzeuge, denn Elektromotoren und Batterien benötigen die heiklen Seltenen Erden

Batterien und Elektromotoren benötigen Metalle der Seltenen Erden. So bestehen beispielsweise Nickel-Metallhybrid-Akkus unter anderem aus dem Element Lanthan oder Permanentmagnet-Synchron-Elektromotoren benötigen das Element Neodyn. Was gerne verschwiegen wird ist, dass beispielsweise auch die Russpartikelfilter und Katalysatoren der Verbrennungsfahrzeugen aus Seltenen Erden wie Lanthan und Cer bestehen. Auch Leuchtstofflampen und LEDs benötigen seltene Erden wie Yttrium und Europium. Und Laser benötigen ebenfalls Seltene Erden wie Scandium oder Erbium.

Falschaussage: Batterien benötigen seltene Erden wie Lithium, Kobalt oder Nickel.

Lithium, Kobalt oder Nickel gehören nicht zu den Metallen der Seltenen Erden. Die 17 Elemente der Seltenen Erden sind: Scandium, Yttrium, Lanthan, Cerium, Dysprosium, Europium, Erbium, Gadolinium, Holmium, Lutetium, Neodym, Praseodym, Promethium, Samarium, Terbium, Thulium, Ytterbium. Lithium gehört zur Gruppe der Alkalimetallen, Kobalt und Nickel zur Gruppe der Übergangsmetallen.

Tesla konnte den Gehalt an Kobalt bereits um 59% reduzieren

Im Gegensatz zu den meisten Fahrzeughersteller die Nickel-Coblt-Mangan (NCM) Batterien verbauen, setzt Tesla auf Nickel-Cobalt-Aluminium (NCA) Batterien. NCA Batterien haben den Vorteil, dass sie im Vergleich eine viel höhere Energiedichte haben. Des Weiteren benötigen sie im Vergleich zu NCM Batterien deutlich weniger Kobalt. Der Preis für Kobalt ging in letzter Zeit durch die Decke. Dies und die politisch instabile Lage im Kongo, dem grössten und wichtigsten Lieferanten von Kobalt, veranlasst die Batterieproduzenten den Kobaltgehalt zu senken. Panasonic, der Batteriepartner von Tesla, konnte seit Einführung des Tesla Roadster den Gehalt an Kobalt um 59% senken. Betrug der Anteil an Kobalt im 2009 noch 11 kg, besteht die Batterie vom Typ 2170 nur noch aus 4.5 kg Kobalt.

Entwicklung des Anteils an Kobalt in den Batterien, © Benchmark Mineral Intelligence

Gemäss Aussagen von Elon Musk ist der Anteil an Kobalt in der Zellchemie der 2170 Batteriezellen bereits deutlich tiefer, als die NCM Batterien der nächsten Generation, die auf ein Verhältnis von 8:1:1 (Nickel-Mangan-Cobalt, NCM811 Zellen) setzen und vermutlich im Jahr 2022 verbaut werden.

 

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