Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie. Eine kritische Analyse unter ökonomischen, sozialen und ökologischen Aspekten

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1. Einführung und Überblick
1.1 Aktuelle Herausforderungen für Automobilkonzerne
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

2. Der Product-Lifecycle von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie
2.1. Alternative Antriebe zur Lösung klimapolitischer Herausforderungen in der Automobilindustrie
2.2 Lithium-Ionen-Akkumulatoren als Energiespeicher für Kraftfahrzeuge
2.3 Grundlagen des Product-Lifecycle von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
2.4 Förderung von Lithium für Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie
2.5 Herstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie
2.6 Verwendung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie
2.7 Recycling von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie
2.8 Ergebnisse des Product-Lifecycle von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

3. Entwicklung der drei Dimensionen für die kritische Analyse von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie
3.1 Grundlagen des Drei-Säulen-Modells und weitere Entwicklungen
3.2 Ökonomische Dimension
3.3 Soziale Dimension
3.4 Ökologische Dimension
3.5 Ergebnisse der Entwicklung der drei Dimensionen für die kritische Analyse von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

4. Kritische Analyse von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie
4.1 Ökonomische Analyse
4.1.1 Förderung von Lithium für Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.1.2 Herstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.1.3 Verwendung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.1.4 Recycling von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.1.5 Ergebnisse der ökonomischen Analyse
4.2 Soziale Analyse
4.2.1 Förderung von Lithium für Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.2.2 Herstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.2.3 Verwendung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.2.4 Recycling von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.2.5 Ergebnisse der sozialen Analyse
4.3 Ökologische Analyse
4.3.1 Förderung von Lithium für Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.3.2 Herstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.3.3 Verwendung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.3.4 Recycling von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
4.3.5 Ergebnisse der ökologischen Analyse
4.4 Zusammenfassung der Ergebnisse der kritischen Analyse von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

5. Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

°C Grad Celsius

BMW® Bayrische Motoren Werke

BYD Build Your Dreams Company Limited

bzw. beziehungsweise

CATL Contemporary Ameperex Technology

CO2 Kohlenstoffdioxid

CSR Corporate Social Responsibility

e. V. eingetrager Verein

et al. und andere

EU Europäische Union

EV electric vehicle

IAA Internationale Automobil-Ausstellung

ILO International Labour Organization

ISO Internationale Organisation für Normung

kg Kilogramm

km2 Quadratkilometer

mg/Nm3 Milligramm je Normkubikmeter

Mio. Millionen

mm Millimeter

NOx Sammelbegriff für gasförmige Oxide des Stickstoffs

PEST Politcal Environmental Social Technological

PSA Peugeot Société Anonyme

SA Société Anonyme

SQM Sociedad Quimica y Minera de Chile SA

TCO Total Cost of Ownership

U.S. United States

USA United States of America

v. Chr. vor Christus

Vgl. vergleiche

VW® Volkswagen

Wh/kg Wattstunden je Kilogramm

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Minenproduktion von Lithium nach den wichtigsten Ländern im Jahr 2019 (in Tonnen).

Abbildung 2: Prognostizierte Anzahl der Neuzulassungen von Elektroautos und Plug-In-Hybriden weltweit in den Jahren 2020 bis 2030 (in Mio.).

Abbildung 3: Gegenüberstellung der Kostenanteile für die Herstellung von Lithium aus Sole (in % an den Gesamtkosten).

Abbildung 4: Durchschnittlicher Preis von Lithium weltweit in den Jahren von 2002 bis 2018 (in US-Dollar je Tonne).

Abbildung 5: Prognose der Zellproduktion von Akkumulatoren für Elektroautos in ausgewählten Ländern weltweit im Jahr 2022 (in Megawattstunden).

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Übersicht der Kostenkomponenten zur Herstellung eines Lithium-Ionen-Akkumulators.

Tabelle 2: Zusätzliche Beschäftigungszahlen durch das Recycling von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der EU für jedes Szenario in den Jahren 2030, 2035 und 2040.

1. Einführung und Überblick

1.1 Aktuelle Herausforderungen für Automobilkonzerne

Sowohl der stetigen Beschleunigung durch technischen Fortschritt als auch der Globalisierung liegt der erhöhte Mobilitätsbedarf der letzten Jahrzehnte sowie der Megatrend der Mobilität zugrunde. Heute, in Zeiten neuer Mega- und Mobilitätstrends, steht die Automobilbranche wieder einer großen Transformation gegenüber, die die Mobilität wie sie heute besteht, in den nächsten Jahren und Jahrzehnten auf den Prüfstand stellt.¹ Nach Bormann et al. verändern genau vier Megatrends die Automobilindustrie: Urbanisierung, Individualisierung, Digitalisierung und Nachhaltigkeit. Hieraus entstehen ihrer Meinung nach vier verschiedene Mobilitätstrends: Vernetzung und neue Wettbewerber, Automatisierung, Mobilität als Dienstleistung und Elektrifizierung.² Diesem Konzept schließt sich Diez an. Seiner Meinung nach bestimmen die zuvor genannten Megatrends sogenannte Treiber für Veränderungen, die ähnlich wie bei Bormann et al., wiederum zu erwartenden Mobilitätstrends führen.³ Als Grundlage für seine industriespezifischen Herausforderungen in der Automobilindustrie nennt Pfeil ebenfalls Urbanisierung, Nachhaltigkeit und Digitalisierung.⁴ Aus den genannten Beispielen lässt sich erahnen, welche Megatrends die größten Auswirkungen auf die Automobilindustrie haben und welche Mobilitätstrends hieraus in der Branche entstehen werden.

Diese Bachelorarbeit bezieht sich vor allem auf den Megatrend der Nachhaltigkeit, durch welchen klimapolitische Herausforderungen und der Mobilitätstrend der Elektrifizierung in der Automobilindustrie aufgetreten sind. Wie zuvor erläutert, kommt der Nachhaltigkeit in der Automobilindustrie eine immer größer werdende Bedeutung zu. Die Elektrifizierung des Antriebsstranges, sehen die Automobilkonzerne dabei als Lösung der damit einhergehenden klimapolitischen Herausforderungen. Nicht nur die Ankündigungen vieler Hersteller, neue Modelle mit vollelektrischem Antrieb auf den Markt zu bringen, zeigt, dass dieses Thema für viele Produzenten von Kraftfahrzeugen eine bedeutende Rolle einnimmt. Die Diskussionsthemen der IAA 2020 befassen sich ebenfalls zu einem hohen Anteil mit der Elektromobilität.⁵ Das Thema der Elektrifizierung des Antriebes in Kraftfahrzeugen ist folglich nicht mehr aus der Automobilindustrie wegzudenken. Weitere Beispiele sind die Ankündigung Elon Musks, in Brandenburg seine erste deutsche Giga-Factory zu errichten, und die Pläne der Automobilhersteller, wie Groupe PSA, in das Geschäft rund um den Bau und die Entwicklung von Akkumulatoren einzusteigen.⁶ Das Vorhaben des größten Automobilherstellers VW®, Pläne zum Bau einer mit 16 Gigawattstunden pro Jahr angekündigten Giga-Factory nunmehr auf 24 Gigawattstunden pro Jahr zu erweitern, lässt sich ebenso nennen.⁷

Bei der Bewältigung der Elektrifizierung des Antriebsstranges spielt der Lithium-Ionen-Akkumulator, wie diese Arbeit herausstellen wird, eine bedeutende Rolle in den Überlegungen der Automobilindustrie. Mit dem Einsatz von Lithium-Ionen-Akkumulatoren für die Elektromobilität gehen jedoch verschiedene ökonomische, soziale und ökologische Fragestellungen einher. Vor diesem Hintergrund soll in dieser Bachelorarbeit der Einsatz von Lithium-Ionen-Akkumulatoren kritisch analysiert werden.

1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

Ziel dieser Arbeit ist es, anhand der drei Dimensionen der Ökonomie, Soziologie und Ökologie den Einsatz von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie kritisch zu analysieren. Dabei ist die Arbeit in vier verschiedene Kapitel unterteilt. Im Anschluss an das einführende Kapitel, wird im zweiten Kapitel der Einsatz von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie nach dem Product-Lifecycle-Modell dargestellt. Es werden alternative Antriebe zur Lösung klimapolitischer Herausforderungen in der Automobilindustrie sowie besonders der Lithium-Ionen-Akkumulatoren im Detail beschrieben. Die detaillierte Beschreibung des Product-Lifecycles eines Lithium-Ionen-Akkumulator in der Automobilindustrie beginnt bei der Förderung des Rohstoffs Lithium, welcher exemplarisch als Beispiel für andere Rohstoffe dienen soll, die zur Herstellung in einem Lithium-Ionen-Akkumulator verwendet werden. Anschließend erfolgt die Betrachtung der Herstellung, der Verwendung und des Recyclings eines Lithium-Ionen-Akkumulators. Im dritten Kapitel wird die Untersuchungsmethode des Drei-Säulen-Modells vorgestellt, mit der im vierten Kapitel die kritische Analyse durchgeführt wird. Im vierten Abschnitt des vierten Kapitels werden die Ergebnisse der kritischen Analyse zusammengefasst. Abgeschlossen wird die Arbeit mit einem Fazit und Ausblick.

2. Der Product-Lifecycle von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

2.1. Alternative Antriebe zur Lösung klimapolitischer Herausforderungen in der Automobilindustrie

Im vergangenen Jahr 2019 wurden aufgrund des Klimawandels abermals neue Hitzerekorde erreicht. 42,6 °C wurden in der niedersächsischen Stadt Lingen gemessen und sind laut Deutschem Wetterdienst keine Seltenheit mehr.⁸ Dies ist ein Beispiel dafür, dass der Klimawandel in vollem Gang ist und es hohe Anstrengungen benötigt, um diesen so weit wie möglich einzudämmen und sich an die veränderten Umweltbedingungen anzupassen. Wegweisend war hierzu die Klimakonferenz 2015 in Paris und das dort beschlossene Pariser Klimaschutzabkommen, welches das Ziel verfolgt, die Erderwärmung auf 1,5 °C bis maximal 2 °C zu beschränken.⁹ Mit dem Inkrafttreten der Vereinbarung im November 2016 verpflichtete sich die Bundesrepublik Deutschland rechtsverbindlich, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur zu beschränken.¹⁰ Mit der Verpflichtung zur Eindämmung der Erderwärmung stellt sich die Bundesrepublik somit der klimapolitischen Herausforderung der Senkung des Treibhausgasausstoßes. Einen großen Anteil sollen daran der Verkehr sowie -darin inbegriffen- vor allem alternative Antriebstechniken zum Verbrennungsmotor auf Erdölbasis haben.¹¹

Nach Stan lassen sich alternative Antriebe in vier Kategorien einordnen: thermische Antriebe, alternative Kraftstoffe, elektrische Antriebe und Kombinationen der zuvor genannten.¹² Ebenso erfolgt die Kategorisierung nach Hilgers. Elektrische Antriebe, Hybridfahrzeuge, thermoelektrische Generatoren und alternative Kraftstoffe bilden die Grundlage ihrer Aufteilung.¹³ Bratzel und Thömmes sind in ihrer Analyse allgemeiner und teilen alternative Antriebe in nur zwei Kategorien ein: Elektrische Antriebe und Brennstoffzellen-Fahrzeuge/Fuel-Electric-Vehicles.¹⁴

Im vorgegebenen Rahmen der Bachelorarbeit lassen sich nachfolgend nicht alle alternativen Antriebstechniken differenziert darstellen. Infolgedessen wird nur der elektrische Antrieb im Detail beleuchtet, den auch die Bundesregierung als erfolgversprechendste Alternative sieht. Dass die Elektromobilität als alternative Antriebstechnologie am meisten versprechend gehalten wird, lässt sich vor allem am „Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität“ erkennen, welcher von der Bundesregierung im Jahr 2009 verabschiedet und seither umgesetzt wurde. Investitionen in Forschung und Entwicklung von elektrischen Energiespeichern, Fahrzeugtechnik sowie System- und Netzintegration sind vorwiegende Ziele des Entwicklungsplans.¹⁵

Elektrische Antriebe bestehen aus den Komponenten Elektromotor, Energiespeicher, Leistungselektronik, Generator und Steuerung. Sogenannte elektrisch generierte elektromagnetische Felder bilden die Basis für die Funktionsfähigkeit eines Elektromotors. Infolge einer Induktion der Felder rufen diese magnetischen Kräfte hervor. Dabei lassen sich die Felder in Felder der gleichen Lage und sich drehende Felder unterscheiden. Diese Felder entstehen in Gleichstrommotoren oder Drehstrommotoren. Die Speicherung von Elektroenergie erfolgt im Energiespeicher, dem Akkumulator des Automobils. Funktionsentscheidende Merkmale sind dabei die Betriebstemperatur, die Energiedichte und die Zellspannung des Akkumulators.¹⁶ Die Leistungselektronik ist dafür verantwortlich, die elektrische Energie des Generators in den Akkumulator einzuspeisen. Ebenso sorgt die Leistungselektronik dafür, dass im Antriebsfall der Elektromotor mit Strom aus dem Akkumulator betrieben wird. Das Energiemanagement wird dabei von der Steuerung übernommen und sorgt in Verbindung mit einem Gleichspannungswandler dafür, dass im Elektromotor eine stabile Spannung bei Betrieb und verschiedenen Ladezuständen besteht.¹⁷

2.2 Lithium-Ionen-Akkumulatoren als Energiespeicher für Kraftfahrzeuge

Wie im vorangegangenen Kapitel erläutert, stellt der Energiespeicher eine wichtige Komponente eines elektronischen Antriebes dar. Ohne ihn wäre ein Antrieb des Automobils nicht möglich. Durch seine funktionsentscheidenden Merkmale hat der Energiespeicher hohen Einfluss auf die Reichweite und die Effizienz des elektrisch angetriebenen Automobils. Der Einsatz von Akkumulatoren im elektromobilen Umfeld verlangt den Akkumulatoren unterschiedliche Leistungseigenschaften ab. Für rein elektrische Fahrzeuge stellt die Energiedichte eine zentrale Zelleigenschaft dar. Die Energiedichte bestimmt weitestgehend, welche Reichweiten ein Fahrzeug aufgrund der Menge an Energie, welche in der Zelle gespeichert wurde, erreicht.

Kurz- bis mittelfristig stellt der Lithium-Ionen-Akkumulator für rein elektrische Fahrzeuge die zukunftsträchtigste Technologiealternative dar. Das Element Lithium ist das leichteste sowie elektronegativste Metall im Periodensystem. Aufgrund dieser Eigenschaften weisen Lithium-Ionen-Akkumulatoren eine ca. 30 % höhere Energiedichte (ca. 250 Wh/kg) als Nickel-Metallhybrid-Akkumulatoren auf und sind dabei um 50 % leichter. Ihrer geringen Atomgröße verdanken Lithium-Ionen eine hohe Beweglichkeit innerhalb der Zelle. Dies führt zu kürzeren Ladezeiten und einer langen Lebensdauer von 2500 – 3500 Ladezyklen.¹⁸ Der Temperatureinsatzbereich eines Lithium-Ionen-Akkumulators ist unter allen Akkumulator-Technologien am weitesten gefächert und die Selbstentladerate mit 1 – 2 % pro Jahr am geringsten.¹⁹

Mittelfristig stehen Akkumulatoren der dritten Generation zur Verfügung. In Verbindung mit Hochkapazitätsanoden werden Lithium-Ionen-Akkumulatoren auch noch weit nach 2020 im Einsatz sein. Hierbei lassen sich weitere Erhöhungen der Energiedichte durch Einsatz von Forschung und Entwicklung erreichen. Aktuell wird vor allem an großformatigen Zellen geforscht. Langfristig werden neue Akkumulator-Technologien der vierten Generation sowie andere Antriebstechnologien am Markt etabliert und neue Möglichkeiten der Elektromobilität eröffnet. Hierbei gehen Forscher jedoch davon aus, dass mit Technologien wie Lithium-Luft-Akkumulatoren, Lithium-Schwefel-Akkumulatoren oder Metall-Luft- sowie Feststoff-Akkumulatoren nicht vor dem Jahr 2030 zu rechnen ist.²⁰

2.3 Grundlagen des Product-Lifecycles von Lithium-Ionen-Akkumulatoren

Zur Aufrechterhaltung und Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit sehen Eigner und Stelzer in der Entwicklung, Herstellung und Vermarktung von innovativen Produkten eine grundlegende Voraussetzung. Analysen zufolge fordert der Markt dabei zunehmend reduzierte Kosten, verkürzte Durchlaufzeiten und ein Qualitätsmanagement entlang der Lieferketten. Hierzu sehen die Autoren im Product-Lifecycle-Management eine Möglichkeit, die voranschreitenden internationalen Kooperationen und die starke Vernetzung verschiedener Unternehmenseinheiten von Zulieferverbünden zu organisieren.²¹

Han et al. stellen in ihrer Analyse zu den Hauptproblemen entlang des Product-Lifecycles eines Lithium-Ionen-Akkumulators die besondere Bedeutung des Product-Lifecycle-Management für Akkumulator-Technologien heraus. Den Autoren zufolge beginnt der Product-Lifecycle eines Lithium-Ionen-Akkumulators in der Automobilindustrie bei der Förderung der Rohstoffe, die für die Herstellung benötigt werden. Im zweiten und dritten Schritt erfolgen die Herstellung und die Verwendung des Akkumulators. Der Product-Lifecycle beginnt nach dem Recycling erneut.²² Ebenso wie Han et al., teilen auch Marques et al. in ihrer vergleichenden Ökobilanzanalyse von Lithium-Ionen-Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge den Product-Lifecycle nach Förderung, Herstellung, Verwendung und Recycling ein. Die Autoren stellen hierbei die besondere Eignung des Product-Lifecycle-Modells für eine Analyse nach der ökologischen Dimension heraus.²³ Nach Stougie et al. in ihrer Analyse einer mehrdimensionalen Ökobilanz dezentraler Energiespeichersysteme, eignet sich das Product-Lifecycle-Modell ebenso für die Analyse der ökonomischen und sozialen Dimension.²⁴ Diese Meinung unterstützen Fortier et al. in ihrem Ansatz zur Bewertung des sozialen Lebenszyklus für Lithium-Ionen-Akkumulatoren.²⁵

Den genannten Autoren zufolge wird die kritische Analyse somit anhand der Ansatzpunkte der Förderung von Lithium für Lithium-Ionen-Akkumulatoren, der Herstellung, der Verwendung sowie dem Recycling des Lithium-Ionen-Akkumulators ausgerichtet.

2.4 Förderung von Lithium für Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

Lithium für die Verwendung in Lithium-Ionen-Akkumulatoren lässt sich in zwei Verfahren gewinnen, die in verschiedenen Regionen der Welt unterschiedlich populär sind. Die Gewinnung kann sowohl aus lithiumhaltiger Sole als auch aus Festgesteinsvorkommen in Minen gewonnen werden. Die Erschließung aus Solen findet vor allem im Lithiumdreieck Südamerikas (Chile, Argentinien und Bolivien) Anwendung, aber auch vereinzelt in China und den USA. Die Sole wird dabei durch Bohrlöcher in der Erde an die Oberfläche gepumpt und in Evaporationsbecken gesammelt. Im nächsten Schritt ist es das Ziel, die Sole durch Sonnenenergie zu konzentrieren und unerwünschte Karbonate, Sulfate sowie Salze durch Kristallisation zu entfernen. In einer nacheinander geschalteten Reihe wird die Sole dafür von Becken zu Becken gepumpt. Der Lithiumgehalt, der im nächsten Schritt erhaltenen Masse sollte am Ende des Verfahrens sechs Prozent aufweisen.²⁶

Mit einem Gemisch aus Kerosin und Alkohol wird die danach gewonnene und mit Lithium angereicherte Sole in einer großtechnischen Anlage weiterverarbeitet. Dadurch soll das noch enthaltene Bor aus der Sole entfernt werden, um spätere Verunreinigungen zu verhindern. Anschließend wird die Sole mit einem Lösungsmittel im Verhältnis von eins zu vier versetzt. Im nächsten Schritt erfolgt eine weitere Versetzung der von Bor befreiten Sole, um Reste von Magnesium und Kalzium zu entfernen. Die Sole wird anschließend nochmals aufgeheizt und mit calciniertem Soda versetzt.²⁷

Das Produkt hieraus kann, nachdem es gewaschen und getrocknet wurde, bereits als Lithium in Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet werden. Abhängig vom Vorkommen kann sich die geförderte Sole in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Demzufolge können die nachgelagerten Prozessschritte wie die Bohrlochtiefe bzw. die Bohrlochlage von Vorkommen zu Vorkommen ebenfalls variieren.

Generell ist es das Ziel, eine Sole mit möglichst wenig Verunreinigungen zu erhalten, sodass die Kosten durch Verunreinigungen geringgehalten werden. Abhängig von der Lokalität kann der Prozess der Gewinnung aus Solen bis zu 18 Monate andauern.²⁸

Dabei stellt zusätzlich der Umstand, dass nur 60 % des enthaltenen Lithiums aus der Sole gewonnen werden können, einen hohen ökonomischen Nachteil dar.²⁹

Der Abbau von Lithium in Minen variiert je nach Vorkommen und Mineralogie. Zur Weiterverarbeitung für Akkumulator-Vorprodukte, wird Lithium in Minen wie folgt abgebaut: Zunächst wird das im Tage- oder Untertagebau geförderte Roherz sortiert, gebrochen und gemahlen. Anschließend erfolgt die Schweretrennung, bei der durch Waschen, Filtern und Trocknen das Erz zu einem lithiumhaltigen Konzentrat weiterverarbeitet wird. Das Konzentrat kann nun zwei Stufen der Reinheit aufweisen. Die Reinheit des Konzentrates mit der Stufe „Technical Grade“, weist eine hohe Reinheit auf und wird in der Glas- und Keramikindustrie eingesetzt. Die Stufe „Chemical Grade“ hingegen weist noch kleinere Verunreinigungen mit Eisen auf. Diese wird zur Weiterverarbeitung in Akkumulator-Vorprodukten verwendet und meist in den asiatischen Raum exportiert.³⁰

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Minenproduktion von Lithium nach den wichtigsten Ländern im Jahr 2019 (in Tonnen).³¹

Das in den asiatischen Raum exportierte Zwischenprodukt kann nun in zwei verschiedenen Prozessen, dem Acid- und dem Lime-Roast-Prozess, zu einer Lithiumverbindung konzentriert werden. Der Lime-Roast-Prozess spielt seit einigen Jahren in der großtechnischen Verarbeitung von lithiumhaltigem Gestein eine untergeordnete Rolle. Aufgrund dessen soll nachfolgend nur der Acid-Roast-Prozess im Detail dargestellt werden. Zu Beginn erfolgt das Erhitzen des gemahlenen lithiumhaltigen Gesteins in einem Drehofen bei 1.075 – 1.150 °C. Anschließend erfolgt eine Mischung des Konzentrats mit heißer Schwefelsäure, woraus eine Lithiumsulfatlösung entsteht. Diese wird darauffolgend mit Wasser versetzt, wodurch sich das Lithiumsulfat auflöst. Um Verunreinigungen mit Eisen, Mangan und Aluminium zu entfernen, wird die Lösung mit Kalzium gemischt und gefiltert. Zum Schluss erfolgt die Erhitzung der Lösung mit Schwefelsäure auf 100 °C, um die Konzentration des Lithiums zu erhöhen. Die Reinheit des so hergestellten Lithiums beträgt bis zu 99,3 %. Für die Verwendung in Akkumulatoren muss die Reinheit des Lithiums nochmal um 0,2 % erhöht werden. Dies erfolgt durch den Prozess des Ionenaustausches.³²

Studien zu Rohstoffkritikalitäten zufolge, gehört Lithium hinsichtlich des Versorgungsrisikos zu den bedenklichen Rohstoffen bei der Herstellung von Akkumulatoren für Elektroautos. Ein hoher Konzentrationsgrad der Vorkommen, fehlende Substituierbarkeit, nicht marktfähige Recyclingmethoden und eine hohe Preisvolatilität führen zu dieser Einschätzung.³³ Um diese Kritikalität genauer zu verstehen, sollen im Folgenden die weltweiten Vorkommen und die führenden Bergbauunternehmen genauer dargestellt werden.

Weltweit werden die verbliebenen Ressourcen auf 80 Millionen Tonnen geschätzt. Mit umgerechnet 21 Millionen Tonnen Lithium, vornehmlich in der Region Uyuni im Dreiländereck zwischen Bolivien, Chile und Argentinien, führt Bolivien diese Liste an. Gefolgt von verbliebenen 17 Millionen Tonnen erschließbarem Lithium in Argentinien und 9 Millionen Tonnen in Chile. Australien hält von den weltweit verbliebenen Ressourcen 6,3 Millionen Tonnen und China insgesamt 4,5 Millionen Tonnen im Jahr 2019.³⁴

In Chile fördert das chilenische Unternehmen SQM seit mehreren Jahren in der Region des Salar del Carmen und im Salar de Atacama.³⁵ Neben SQM produziert der amerikanische Konzern Albemarle im Salar de Atacama.³⁶ Beide Konzerne sind die weltweit größten Produzenten von Lithium. Dies erklärt, warum in Chile bereits weitestgehend alle bekannten Lithiumquellen erschlossen sind und ein hoher Reservebestand an Lithium im Land lagert.

Argentinien ist in der Erschließung und im Aufbau eines Netzwerkes für den Abbau von Lithium noch nicht so weit wie das Nachbarland Chile. Hier verteilen sich die Vorkommen auf mehrere kleinere Salzseen. Vor allem in den Provinzen Salta, Catamarca und Jujuy befinden sich große Anteile der Ressourcen. Alle zuvor genannten Vorkommen wurden vom argentinischen Staat bereits konzessioniert. Hierbei spielen nicht ausschließlich Bergbauunternehmen eine Rolle, sondern ebenso im Verlauf der Jahre entstandene Joint Ventures zwischen den ansässigen Bergbauunternehmen und den Batterie- sowie Automobilkonzernen, die den Abbau von Lithium im Zuge der Entwicklung hin zur Elektromobilität gefördert haben. Bestes Beispiel stellt hierzu das Joint Venture des Unternehmens Sales de Jujuy, bestehend aus dem australischen Bergbauunternehmen Orocobre und der Toyota Tsusho Corporation dar. Seit Anfang 2015 wird die Kommerzialisierung des Lithiumabbaus im Salzsee Olaroz-Cauchari gefördert und trägt zu einem großen Teil zum Lithiumboom in Argentinien bei.³⁷

Im potenziell für Lithium ertragreichsten Land Bolivien liegen die Schritte zur Erschließung der Lithiumressourcen noch am Anfang. Obwohl in der Region Uyuni bis zu neun Millionen Tonnen Lithium, und somit ungefähr elf Prozent der weltweiten Vorkommen geschätzt werden, wird hier die Förderung nur schrittweise implementiert.³⁸ Die Vergabe der Nutzungsrechte erfolgt ausschließlich an bolivianische Unternehmen. Nach einem Bergbaugesetz von 2014 soll der Abbau und die Wertschöpfung zu 100 % in bolivianischer Hand liegen. Hierzu wurde 2017 der Staatskonzern Yacimientos de Litio Bolivianos gegründet. Aufgabe des Staatskonzerns ist die Entscheidung über die Förderung und Vermarktung des heimischen Lithiums. Kurz- bis mittelfristig sollen ab 2019 jährlich 15.000 Tonnen Lithium hergestellt werden. Langfristig soll diese Zahl auf 30.000 Tonnen Lithium pro Jahr anwachsen.³⁹

Australien steht mit seinen bisher acht Bergbauminen für Lithium aus Festgestein vor einer sehr großen Investitionswelle. Bereits bestehende Minenbetreiber kündigten an, ihre Produktionskapazitäten von Lithium zu erweitern. Neue Konzerne errichten indessen neue Minen zum Abbau von Lithium in Australien. Talison Lithium ist der größte Minenbetreiber in Australien und steht unter dem Dach des chinesischen Konzerns Tianqi Lithium Limited. Mit seiner seit 1985 für den Lithiumabbau verwendeten Mine in Greenbushes Australien, möchte das Unternehmen seine Kapazität auf zwei Millionen Tonnen Festgesteinsvorkommen erweitern.⁴⁰ Zweitgrößter Produzent von Lithium in Australien ist der Konzern Pilbara Minerals. In ihrer Pilgangoora-Mine im Norden West-Australiens, soll die Kapazität auf bis zu 800.000 Tonnen lithiumhaltigem Gestein pro Jahr gesteigert werden.⁴¹ Ebenfalls in Pilgangoora angesiedelt ist das Unternehmen Altura Mining. Ihre bisherige Förderungskapazität von 220.000 Tonnen des Lithium-Minerals pro Jahr, soll aufgrund der steigenden Nachfrage durch Investitionen schrittweise auf 440.000 Tonnen pro Jahr anwachsen.⁴²

Den größten Produzenten für Lithium in China stellt der Konzern Tianqi Lithium Limited dar. Mit seiner bereits erwähnten Niederlassung in Australien, einer weiteren geplanten Niederlassung in Kwinana, West-Australien, sowie seiner Dominanz in China, ist das Unternehmen neben SQM und Albemarle weltweit für einen Großteil der Lithium-Förderung verantwortlich. In China produziert Tianqi Lithium Limited an verschiedenen Standorten im Land. Die Fabrik in Shehong ist mit einer Produktionskapazität von 240.200 Tonnen lithiumhaltigem Gestein pro Jahr die größte Produktionsstätte des Konzerns für Lithium zur Verwendung in Lithium-Ionen-Akkumulatoren.⁴³

Lithium wird in den nächsten Jahren einen noch wichtigeren Faktor als Ausgangsstoff für die Kathodenfertigung eines Lithium-Ionen-Akkumulators spielen. Aufgrund dessen soll der Rohstoff Lithium zusammen mit einer Abbauregion, Schwerpunkt der kritischen Analyse im vierten Kapitel werden.

Aus den in diesem Kapitel angeführten Beispielen zu weltweiten Vorkommen und führenden Bergbauunternehmen wird ersichtlich, dass für die Gewinnung von Lithium für Lithium-Ionen-Akkumulatoren verschiedene Möglichkeiten bestehen: Möglichkeiten bezogen auf die Art des Abbaus, aber vor allem auch viele verschiedene geografische Möglichkeiten und damit einhergehende verschiedene ökonomische, soziale und ökologische Aspekte. Dieser Vielfalt geschuldet ist es für die kritische Analyse im vierten Kapitel notwendig, sich auf eine Abbauregion für den Rohstoff Lithium zu spezialisieren.

2.5 Herstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren erfolgt in drei aufeinanderfolgenden Abschnitten, nämlich der Elektroden-Fertigung, der Zell-Fertigung und der Zell-Konditionierung.⁴⁴

Beginnend mit der Elektroden-Fertigung werden zunächst für Anode (Minuspol) und Kathode (Pluspol) verschiedene pulverförmige Ausgangsstoffe mit Wasser und Lösungsmittel gemischt. Für die Anode ist der Ausgangsstoff Graphit (Kohlenstoff). Für die Kathode ist der Ausgangsstoff ein Metalloxid, bestehend aus Nickel, Kobalt, Mangan und Lithium. Lithium stellt dabei einen Anteil von 10 % des Ausgangsstoffes in der Kathode dar.⁴⁵ Der Anteil von Lithium in der Kathode wird in den nächsten Jahren jedoch stark ansteigen.⁴⁶

Die Ausgangsstoffe werden in zwei verschiedenen Behältern vermischt. Dabei entsteht eine Paste, die sogenannte Slurry.⁴⁷ Die Paste der Kathode wird beidseitig auf eine Aluminiumfolie gestrichen, die der Anode beidseitig auf eine Kupferfolie. Zum Trocknen werden die Folien separat durch eine Maschine geleitet, in welcher sie auf einem Luftkissen durch die Maschine hindurch getragen werden. Anschließend durchlaufen die Folien in zwei verschiedenen Prozessen ein Walzwerk, um eine einheitliche Dicke zu erreichen. Hierbei darf die Dicke jeweils maximal 0,004 mm von der gewünschten Höhe abweichen, um die Leistungsfähigkeit der späteren Zellen zu garantieren. Im Endprozess der Elektrodenfertigung werden die beiden Folien separat voneinander in schmale Längsstreifen geschnitten.⁴⁸

Der Prozess der Zellfertigung schließt an. Das vom vorherigen Abschnitt erhaltene Kupferband für die Anode und das Aluminiumband für die Kathode sowie die Separatorfolie, welche für den nächsten Schritt benötigt wird, werden maschinell auf die richtige Länge geschnitten. Maschinen stapeln nun Anodenfolie auf Separatorfolie auf Kathodenfolie auf Separatorfolie. Mehrere dieser Stapel von Anoden-, Separator- und Kathodenfolie liegen in einer Zelle aufeinander. Leiterfähnchen, welche während des Schneideprozesses der Folie entstehen und für die Energiezufuhr zuständig sind werden nach dem Stapeln auf eine einheitliche Länge gebracht. Leiterfähnchen stellen in der Zelle den Plus- und Minuspol dar und bilden die Verbindung zur Außenwelt. Der fertige Zellstapel wird in einer Aluminiumfolie versiegelt und ist somit wasserdicht verschlossen. Im letzten Schritt der Zellfertigung wird in einem Vakuum über drei Spritzen, welche in den Zellstapel eingeführt werden, ein flüssiger Elektrolyt verteilt. Dieser Elektrolyt sorgt dafür, dass sich die Lithium-Ionen vom Plus- zum Minuspol und andersherum bewegen können.⁴⁹

Die Zellkonditionierung schließt an. Mehrere Zellstapel werden in einem Träger fixiert und zum ersten Aufladen angeschlossen. Hierbei entsteht ein Gas, welches in einem weiteren Schritt entfernt wird, wobei die Zelle ihre endgültige Form erhält. Nach der Endkontrolle kann die Zelle in ein Modul, also einem Akkumulatorenpaket verbaut werden. Der Lithium-Ionen-Akkumulator erhält sein Außengehäuse und ist für den Einsatz in einem Automobil einsatzbereit.⁵⁰

Die größten Hersteller von Lithium-Ionen-Akkumulatoren für die Automobilindustrie lassen sich am besten nach ihrem Absatz in Gigawattstunden darstellen. Hierbei erreichte der japanische Hersteller Panasonic im ersten Halbjahr 2018 eine Leistung von 5,9 Gigawattstunden. Der chinesische Hersteller Contemporary Amperex Technology folgte dicht mit 5,7 Gigawattstunden im selben Halbjahr. Zwischen den beiden größten Herstellern und den weiteren Herstellern erfolgt nun ein hoher negativer Leistungssprung. Den drittgrößten Hersteller von Akkumulatoren in der Automobilindustrie stellt ein ebenfalls chinesischer Konzern, BYD, mit 3,3 Gigawattstunden dar, gefolgt von LG Chemical, einem südkoreanischen Konzern mit 2,8 Gigawattstunden und dem japanischen Hersteller Automotive Energy Supply Corporation mit 1,8 Gigawattstunden im ersten Halbjahr 2018.⁵¹

Hieraus lässt sich eine hohe Konzentration der größten Hersteller von Lithium-Ionen-Akkumulatoren im asiatischen Raum feststellen. Dabei stellt die chinesische Produktion von Lithium-Ionen-Akkumulatoren den wichtigsten Beschaffungsmarkt für die deutschen Automobilkonzerne dar. Während amerikanische Konzerne wie Tesla® vor allem mit Panasonic kooperieren, pflegen VW® oder Opel® ihre Beziehungen zu den chinesischen Herstellern der Lithium-Ionen-Akkumulatoren.⁵²

Momentan ist der deutsche Automobilmarkt für Elektrofahrzeuge mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren noch vollständig von den asiatischen Lieferketten abhängig. Jedoch wurden bereits erste Anstrengungen deutscher Automobilkonzerne unternommen, um eigene Giga-Factories für die Produktion von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in Deutschland aufzubauen.⁵³

Belastbare Produktionszahlen von Lithium-Ionen-Akkumulatoren, welche ausschließlich für die Nutzung in Elektrofahrzeugen gefertigt werden, sind kaum vorhanden. Lediglich die Plangrößen der in Deutschland im Bau befindlichen Giga-Factories lassen einen Rückschluss darauf zu, in welchen Dimensionen zukünftig produziert werden soll. Dabei hängen die Produktionsgrößen zusätzlich mit der Anzahl der jeweiligen produzierten Modellgrößen zusammen. Im Fall von VW® handelt es sich bei ihrem neuen ID.3 um Akkumulator-Größen von 45 Kilowattstunden, 58 Kilowattstunden und 77 Kilowattstunden sowie einer Giga-Factory mit 24 Gigawattstunden Leistung pro Jahr.⁵⁴ Dies entspricht einer Produktionskapazität von 413.793 ID.3 Lithium-Ionen-Akkumulatoren mit einer Leistung von 58 Kilowattstunden, pro Jahr.⁵⁵

Der Bedarf von Lithium-Ionen-Akkumulatoren lässt sich anhand der folgenden Grafik darstellen, unter der Annahme, dass Lithium-Ionen-Akkumulatoren bis 2030 einen signifikanten Anteil der in Elektroautos und Autos mit elektronischer Komponente verbauten Akkumulatoren einnehmen werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Prognostizierte Anzahl der Neuzulassungen von Elektroautos und Plug-in-Hybriden weltweit in den Jahren 2020 bis 2030 (in Mio.).⁵⁶

2.6 Verwendung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

Lithium-Ionen-Akkumulatoren finden in der Automobilindustrie in verschiedenen Branchenzweigen Verwendung. Dabei stellen Lithium-Ionen-Akkumulatoren in individuellen Personenkraftwagen den stärksten Innovationstreiber für die Entwicklung von Energiespeichertechnologien dar.

Wie bereits in Abbildung 2 dargestellt, finden Lithium-Ionen-Akkumulatoren in Personenkraftwagen nicht nur in rein elektrischen Kraftfahrzeugen ihren Platz. Ebenso werden die Akkumulatoren neben einem Verbrennungsmotor auch in Plug-in-Hybridfahrzeugen verbaut. Zusätzlich zu dem Einsatz in Personenkraftwagen, werden Lithium-Ionen-Akkumulatoren in Lastkraftwagen verbaut. Breite Verwendung finden diese bereits in Lastkraftwagen von Lieferdiensten, der Post oder Stadtbussen. Denkbar wären zusätzlich vor allem auch der Einsatz bei regionalen Lastkraftwagen-Fahrten, mit kurzen und definierten Fahrten.⁵⁷ Bei den Lastkraftwagen ist das Potenzial der Einsparung von Emissionen durch elektrischen Antrieb im Vergleich zu Personenkraftwagen hoch. Umgerechnet 5 % der Kraftfahrzeuge auf europäischen Straßen sind Lastkraftwagen. Dabei tragen sie jedoch zu 20 % der Treibhausgasemissionen bei. Aus diesen Gründen und angetrieben von klimapolitischen Herausforderungen verwenden Automobilkonzerne Lithium-Ionen-Akkumulatoren zusätzlich, um ihre Flottenemissionen zu reduzieren.⁵⁸

Mit in den Jahren durch Forschung und Entwicklung in Reichweite und Kosten optimierten Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden Elektrofahrzeuge steigenden Absatz finden. Die vermehrte Verwendung dieser Akkumulator-Technologie lässt sich am Beispiel der Produktionsplanung großer deutscher und internationaler Automobilhersteller erschließen. Audi® plant, bis zum Ende des Jahres 2020 drei vollelektrische Personenkraftwagen auf den Markt zu bringen. In 2025 liegt das Umsatzziel bei 800.000 Elektrofahrzeugen. Das Ziel von BMW® ist es, bis 2021 mindestens fünf Kraftfahrzeuge mit vollelektrischem Antriebsstrang auf dem Markt zu platzieren. Bis 2025 soll diese Zahl sogar auf zwölf ansteigen. Des Weiteren ist es das Ziel des BMW® Konzerns, den Anteil von elektrischen Fahrzeugen am Gesamtumsatz auf 15 – 25 % bis 2025 zu erhöhen. Diesem Ziel schließt sich VW® an. Bis 2025 soll der Gesamtumsatz des größten deutschen Autobauers zu 25 % aus den Verkäufen von vollelektrischen Fahrzeugen sowie Hybridfahrzeugen kommen. Dafür plant VW® bis 2025 achtzig neue elektrische Modelle in sein Angebot an Kraftfahrzeugen aufzunehmen.⁵⁹

2.7 Recycling von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

Das Recycling von Lithium-Ionen-Akkumulatoren stellt in der Automobilindustrie ein sowohl aktuelles als auch überaus schwieriges Thema dar. Schon im Jahr 2013 wurde der Anstieg der Abfallmenge von Lithium-Ionen-Akkumulatoren bis 2020 auf weltweit etwa 14.000 Tonnen pro Jahr prognostiziert. Aufgrund der komplexen Zusammensetzung des Akkumulators und der Anzahl der verschiedenen Rohstoffe, die zum Bau des Akkumulators eingesetzt werden, bedarf es ausgeklügelten Recyclingmethoden in der Automobilindustrie.⁶⁰

Aufgrund dessen liegt der Fokus im Zuge der klimapolitischen Herausforderungen aktuell bei der Entwicklung und Erforschung von Recyclingmethoden innerhalb der Kreislaufwirtschaft. Die Kreislaufwirtschaft stellt die Entkopplung von der umweltschädlichen Gewinnung von Ressourcen, welche für die Herstellung von Produkten benötigt werden, und dem wirtschaftlichen Wachstum dar. Dies wird sowohl durch das Recycling als auch durch die Verlängerung des Produktlebenszyklus erreicht.⁶¹

Mangelnde Möglichkeiten des Recyclings sind aktuell das Hauptproblem der Kreislaufwirtschaft von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie. Viele der bisher bestehenden Recyclingmethoden für Lithium-Ionen-Akkumulatoren befinden sich noch in der Entwicklungsphase und sind daher kosten- und energieintensiv.

Bislang erfolgt die Aufbereitung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in Recyclinganlagen, welche nicht für das Recycling von Akkumulatoren ausgelegt sind. Einige Recyclinganlagen, welche für das Recycling der Akkumulatoren verwendet werden, erreichen eine Recyclingeffizienz von 30 %. Dies deckt weder die Kosten des Recyclings von Lithium-Ionen-Akkumulatoren, noch generiert es einen Profit. Die Relevanz neuer und effizienter Recyclingmethoden, ausgelegt auf Akkumulator-Technologien für die Elektromobilität in der Automobilindustrie, wie die des Lithium-Ionen-Akkumulators, lässt sich hierdurch besonders herausstellen.⁶²

Das Recycling erstreckt sich über fünf verschiedene Prozesse: dem Sammel-, Sortierungs-, Behandlungs-, Beseitigungs- und Distributionsprozess. Im Sammelprozess erfolgt der Ausbau des Akkumulators aus dem Personenkraftwagen. Bei der Sortierung erfolgt die Inspizierung des Akkumulators auf Schäden und die Eignung zum Recycling. Während des Behandlungsprozesses erfolgt die stoffliche Verwertung, bei derer möglichst viele Batteriematerialien in hoher Reinheit wiedergewonnen werden sollen. Die Entscheidung über eine Beseitigung einzelner Zwischenprodukte erfolgt im Anschluss. Im Letzten Prozess erfolgt die Distribution der wiedergewonnenen Teile zu den Rohstoffmärkten und Direktabnehmern.⁶³

Eine weitere Möglichkeit des Recyclings stellt der Ansatz zur Verlängerung der Lebensdauer dar. Hierbei spielt die Nutzung des Akkumulators nach Ablauf seiner Lebensdauer und Nutzung in anderen Bereichen als dem des Automobils eine Rolle. Aufgrund der Nutzung in Automobilen und den damit einhergehenden Fahrten, welche umweltbedingte Stressfaktoren wie Feuchtigkeit, Temperaturwechsel und Schadgase auslösen, werden Lithium-Ionen-Akkumulatoren für die Automobilindustrie sehr widerstandsfähig produziert. Dies befähigt sie im Anschluss vor allem für die stationäre Nutzung.⁶⁴ Ebenso ist die Nutzung in portablen Energiespeichern und Modulclustern in Großenergiespeichern denkbar. Die komplette Zerlegung des Akkumulators in kleinstmögliche Zellkomponenten ermöglicht zusätzlich die Wiederverwendung in Kleinstandwendungen.⁶⁵

Die Bedeutung des Recyclings in der Automobilindustrie lässt sich zusätzlich anhand des Praxisbeispiels Volkswagen darlegen. Wie VW® auf seiner Webseite zum zweiten Leben für gebrauchte Akkumulatoren schreibt, nimmt die Verlängerung der Lebensdauer in der Konzern-Akkumulatorstrategie eine zentrale Rolle ein. Grundsätzlich sollen Akkumulatoren repariert und in das Second-Life-Projekt des Konzerns überführt werden. Das Second-Life-Projekt besteht dabei aus verschiedenen Verbundprojekten, welche die Anwendung von gebrauchten Akkumulatoren in verschiedenen Einsatzbereichen testen, sowohl als Großspeicher im eigenen Volkswagenwerk als auch in Kooperationsprojekten mit Städten und Versorgungsgesellschaften. Zusätzlich zu dem zuvor erläuterten Re-Use-Konzept von Volkswagen basiert die Konzern-Akkumulator-Strategie auf einem Remanufacturing-Ansatz. Dieser sorgt dafür, dass gebrauchte Lithium-Ionen-Akkumulatoren durch den Austausch einzelner Bauteile für den erneuten Gebrauch auf der Straße repariert werden.⁶⁶

2.8 Ergebnisse des Product-Lifecycles von Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Automobilindustrie

Wie die Ergebnisse dieses Kapitels herausstellen, beschäftigt sich die Automobilindustrie aktuell zunehmend mit der Nachhaltigkeit und den damit einhergehenden klimapolitischen Herausforderungen. Die Elektrifizierung des Antriebsstranges, bei welcher vor allem der Lithium-Ionen-Akkumulator zum Einsatz kommt, stellt der Automobilindustrie zufolge eine Lösung der Probleme dar. Der Product-Lifecycle des Lithium-Ionen-Akkumulators erstreckt sich über die Förderung der Rohstoffe für die Herstellung, die Herstellung, die Verwendung sowie das Recycling und stellt damit die Ansatzpunkte für die kritische Analyse dar. Bei Betrachtung der Förderung des Rohstoffs Lithium zeigt sich, dass verschiedene Fördermethoden existieren, unterschiedliche weltweite Vorkommen vorliegen und mehrere Bergbauunternehmen am Markt aktiv sind. Das Kapitel der Herstellung hat ergeben, dass die Produktionszahlen über die nächsten Jahre steigen werden und die größten Produktionsunternehmen für Lithium-Ionen-Akkumulatoren vor allem in Asien am Markt aktiv sind. Dabei stellt der Einsatz der Lithium-Ionen-Akkumulatoren in Personenkraftwagen den Innovationstreiber der Branche dar. Aktuell mangelt es der Industrie an effizienten Recyclingmethoden, welche zunächst noch durch Forschung und Entwicklung bereitgestellt werden müssen.

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¹ Vgl. Schallmo et al., 2017, S. 381.

² Vgl. Bormann et al., 2018, S. 1.

³ Vgl. Diez, 2017, S. 14.

⁴ Vgl. Pfeil, 2018, S. 11.

⁵ Vgl. Verband der Automobilindustrie e. V., 2020, S. 1.

⁶ Vgl. Postinett, 2020, S. 1.

⁷ Vgl. Hubik, 2020, S. 1.

⁸ Vgl. Bissolli et al., 2019, S. 1.

⁹ Vgl. United Nations, 2015, S. 1.

¹⁰ Vgl. Wojtysiak, 2016, S. 1.

¹¹ Vgl. Bundesregierung Deutschland, 2019, S. 1.

¹² Vgl. Stan, 2015, S. 47.

¹³ Vgl. Hilgers, 2016, S. 7.

¹⁴ Vgl. Bratzel und Thömmes, 2018, S. 16.

¹⁵ Vgl. Bundesregierung Deutschland, 2009, S. 2.

¹⁶ Vgl. Hilgers, 2016, S. 8 und S. 281.

¹⁷ Vgl. Bratzel und Thömmes, 2018, S. 17.

¹⁸ Vgl. Hettesheimer, 2018, S. 43 und S. 44.

¹⁹ Vgl. Schmidt, 2017, S. 26.

²⁰ Vgl. Thielmann et al., 2015, S. 16.

²¹ Vgl. Eigner und Stelzer, 2013, S. 1.

²² Vgl. Han et al., 2019, S. 3.

²³ Vgl. Marques et al., 2019, S. 788.

²⁴ Vgl. Stougie et al., 2019, S. 536.

²⁵ Vgl. Fortier et al., 2019, S. 216,

²⁶ Vgl. Leifker et al., 2018, S. 10 und S. 11.

²⁷ Vgl. Song et al., 2017, S. 4 – S. 6.

²⁸ Vgl. Park et al., 2020, S. 5.

²⁹ Vgl. Deutscher Bundestag, 2019, S. 6.

³⁰ Vgl. Schmidt, 2018, S. 19.

³¹ Eigene Darstellung nach U.S. Department of Interior, 2020, S. 99.

³² Vgl. Schmidt, 2018, S. 20.

³³ Vgl. Kranich et al., 2019, S. 59.

³⁴ Vgl. U.S. Department of Interior, 2020, S. 99.

³⁵ Vgl. SQM, 2020, S. 1.

³⁶ Vgl. Albemarle, 2020, S.1.

³⁷ Vgl. Leifker et al., 2018, S. 22.

³⁸ Vgl. Jerez Henríquez, 2018, S. 19.

³⁹ Vgl. Hübner und Bardt, 2017, S. 8.

⁴⁰ Vgl. Greenbushes, 2020, S. 1.

⁴¹ Vgl. Pilbara Minerals, 2020, S. 1.

⁴² Vgl. Altura Mining, 2020, S. 1.

⁴³ Vgl. Tianqi Lithium Limited, 2020, S. 1.

⁴⁴ Vgl. Stich, 2019, S. 14.

⁴⁵ Vgl. Diekmann et al., 2017, S. 2.

⁴⁶ Vgl. Haus, 2017, S. 7.

⁴⁷ Vgl. Kampker et al., 2015, S. 4

⁴⁸ Vgl. Hettesheimer, 2018, S. 51 – S. 53.

⁴⁹ Vgl. Li et al., 2018, S. 137 und S. 138.

⁵⁰ Vgl. Korthauer, 2013, S. 96 – S. 98.

⁵¹ Vgl. SNE Research, IEA und Reuters, 2019, S. 1.

⁵² Vgl. Volkswagen, 2019, S. 1.

⁵³ Vgl. Hubik, 2020, S. 1.

⁵⁴ Vgl. Volkswagen, 2020, S. 1.

⁵⁵ Eigene Berechnung nach Volkswagen, 2020, S. 1.

⁵⁶ Eigene Darstellung nach Ahlswede, 2019, S. 1.

⁵⁷ Vgl. Thielmann et al., 2015, S. 13 – S. 15.

⁵⁸ Vgl. Mehta und Hamke, 2019, S. 93.

⁵⁹ Vgl. Mehta und Hamke, 2019, S. 20.

⁶⁰ Vgl. Gellner, 2018, S. 17.

⁶¹ Vgl. Kampker et al., 2019, S. 675.

⁶² Vgl. Weyhe, 2014, S. 519.

⁶³ Vgl. Hoyer, 2015, S. 56.

⁶⁴ Vgl. Thies et al., 2018, S. 257.

⁶⁵ Vgl. Biedermann, 2015, S. 28.

⁶⁶ Vgl. Bittner, 2020, S. 1.