Kobalt - Treiber der Elektromobilität

Für ihre Produktion benötigen Elektrofahrzeuge im Bereich der Elektromobilität mehr Technologiemetalle als die normalen Fahrzeuge. Vor allem Kobalt und Lithium sind bedeutende Rohstoffe für die Batterien. So beinhalten Elektromotoren Magnete und für diese werden meist Metalle der seltenen Erden gebraucht.

Die deutsche Rohstoffagentur DERA geht von einer anhaltenden hohen Nachfragesteigerung von etwa 8,2 Prozent bis zum Jahre 2026 aus. Die Nachfrage könnte in jenem Szenario auf weltweit 225.000 Tonnen Kobalt steigen. Der Anteil der Förderung aus den Bergwerken aus dem Kongo wird zu dieser Zeit wahrscheinlich auf 72 Prozent ansteigen. Dies ist eine konservative Rechnung. Je nachdem, wie sich der Kobaltmarkt entwickeln wird, werden im Jahre 2026 insgesamt 80.000 Tonnen Kobalt lediglich für die Elektromobilität gebraucht. Die E-Mobilität ist somit der größte Wachstumsfaktor für die Nachfrage an Kobalt. Wenn auch die Autohersteller zurzeit versuchen, die Menge an dem Rohstoff in den Batterien zu vermindern, dürfte der Rückgang nach Schätzung des Beraterunternehmens Benchmark Mineral Intelligence durch eine erhöhte Nachfrage nach E-Autos sehr gut ausgeglichen werden. 

Kobalt war über eine lange Zeit lediglich in Fachkreisen bekannt, inzwischen hat sich dies geändert. So hat das Kobalt als Rohstoff in den letzten Jahren eine explosive Karriere hingelegt. Des passierte, obwohl das Metall lediglich ein Nebenprodukt ist. Der Rohstoff Kobalt wird zu mehr als 95 Prozent im Verbund mit Nickel und Kupfer zu Tage gefördert.

Kobalt ist ein besonders hartes Metall, dass erst ab einem Wärmegrad von 1.492 Grad Celsius schmelzen kann. Deshalb wird es oftmals zusammen mit anderen Metallen verwendet, um hochwertige Produkte wie künstliche Gelenke, Turbinen oder Werkzeuge herzustellen.

Dass der Rohstoff heute so begehrt ist, hat noch einen weiteren Grund. Neben Lithium, welches derzeit einen wahren Preissturz erlebt, ist Kobalt eines der bedeutendsten Bestandteile von Akkumulatoren. Der Kobalt-Anteil in einer Lithium-Ionen-Batterie beträgt etwa 20 Prozent. Durch das Kobalt erreicht der Akku eine sehr hohe Energiedichte. Dies bedeutet für die Elektromobilität eine höhere Reichweite, Platzersparnis und kürzere Ladezeiten, da die Batterien immer kleiner sind. 

Der Preis für Kobalt hat sich sehr schnell der erhöhten Nachfrage angepasst. Teils stieg der Preis für dieses Metall um das Vierfache. Im Moment kostet eine Tonne Kobalt etwa 28.800 Euro.

Bei der Planung im Bereich der Elektromobilität setzen im Moment alle Automobilhersteller unvermindert auf Lithium-Ionen-Batterien. Diese sind aus technischer Sicht alternativlos und wegen der hohen Energiedichte bei vergleichsweise niedrigem Gewicht und der gemächlichen Selbstentladung bedeutungsvoll. Nach der Analyse von Energy Brainpool werden die im Moment erschlossenen und wirtschaftlich abbaubaren Kobaltreserven bis zum Jahr 2050 reichen, um die Nachfrage auf der ganzen Welt zu decken.

Grundsätzlich wird die schnell wachsende Durchdringung am Markt von LIBs für stationäre und mobile Anwendungen insbesondere bei Kobalt und Lithium zu einer erhöhten Nachfrage der Rohstoffe führen. Anhand einer Analyse bis 2050 zeigten Forscher für unterschiedliche Anwendungen von Batterien, dass der Anstieg der Preise und die Knappheit des Elements Kobalt auftreten wird, da die Nachfrage durch Batterien doppelt so hoch sein kann wie die heute gefundenen Kobaltreserven.

Der Anteil dieses Rohstoffs in Akkumulatoren könnte in den kommenden Jahren sinken. Die ersten Hersteller arbeiten bereits daran, kobaltfreie Batteriezellen für den Bereich der Elektromobilität zu entwickeln. 

Um jene Risiken zu verringern und den Druck auf die Lithium- und Kobaltreserven zu vermindern, ist es unerlässlich, die Aktivitäten der Forschung auf alternative Technologien auszuweiten. Daher sind Post-Lithium-Systeme sehr attraktiv für die stationären Anwendungen und die Elektromobilität. Aus diesem Grund ist es besonders wichtig und ausschlaggebend, das Potenzial auszuschöpfen und diese energetischen und innovativen Batterien zur Reife am Markt zu entwickeln. Dies fördert den Fortschritt der Elektromobilität. Diese Ergebnisse bestätigte vor einiger Zeit ein am HIU entwickeltes Szenario für Akkuanwendungen im Bereich der Elektromobilität bis zum Jahre 2050. Dass die künftige Verfügbarkeit von Kobalt für die massenhafte Produktion von Batterien als besonders kritisch einzuordnen ist, zeigt sich zugleich an der Preiserhöhung von über 120 Prozent innerhalb eines Jahres. Der Aufbau einer Batterieökonomie mit einer hohen Recyclingrate wird den Druck auf kritische Elemente sicher abbauen.

Mit der Nachfrage nach Lithium-Ionen-Akkus im Bereich der Elektromobilität steigt auch die Nachfrage nach Kobalt. Dieser Rohstoff ist ein zentraler und unverzichtbarer Bestandteil von Lithium-Ionen-Batterien. So wird Kobalt in einer Studie der sogenannten „Roten Gruppe“ zugeordnet. Hierin listen die Forscher solche Rohstoffe auf, deren Erwerbung wegen der statistischen Reichweite, der hohen Konzentration der Vorkommen in den Ländern der Gefahr des taktischen Einsatzes sowie der fehlenden Austauschbarkeit schwierig sein könnte.

Das Öko-Institut ist der Ansicht, dass der Bedarf von Kobalt bis zum Jahr 2050 bei 800.000 Tonnen im Jahr liegen wird. Da sich vor allem die Autobauer im Bereich der Elektromobilität bemühen, den Rohstoff in der Verarbeitung der Elektroautos zu vermindern, kann sich diese Zahl ebenfalls verringern.

Demgegenüber steht der Rohstoff von 120 Millionen Tonnen im Erdboden zur Verfügung. Es ist auch bekannt, dass auf dem Meeresboden ebenfalls Kobalt zu finden ist. Die Unternehmen haben sich hier schon positioniert.

In der „Roten Gruppe“ belegt der Rohstoff Kobalt den ersten Platz und ist somit das Element mit dem höchsten Risikowert. Die hohe Konzentration von Vorkommen und Förderung in Risikoländern wie Demokratischen Republik Kongo, Kuba und Russland spielt für die große Risikobewertung im Bereich der Elektromobilität eine wichtige Rolle.

Für die deutsche Wirtschaft ist das Kobalt ein wichtiger Rohstoff für die Umsetzung der Ziele auf dem Gebiet der Elektromobilität. Dies gilt unabhängig davon, ob die Fertigung von Batteriezellen in Deutschland stattfindet oder fertige Zellen für die Anwendung in der Elektromobilität importiert würden.

Mangan ist ein geeignetes Element dafür, das Kobalt zu ersetzen, da dieser Rohstoff in großen Mengen vorhanden und preisgünstig ist. Viele Unternehmen haben schon einen neuen chemischen Raum für diese Akku-Techniken erschlossen. So gibt es ein wirklich günstiges Element, welches einen regen Austausch an Elektronen in Batterien gestattet. Dies ist für die Elektromobilität von Bedeutung.

Die Technik muss jetzt in großem Maßstab weiterhin erprobt werden, um zu klären, ob die Anwendung im Laptop oder im Elektroauto möglich ist. Ob dies funktioniert oder nicht, auf jeden Fall haben die Forscher neue Möglichkeiten für den Aufbau der Kathoden erschlossen. Zu beweisen, dass die Kathoden nicht geschichtet sein müssen, ist in den Augen der Wissenschaftler die generelle Errungenschaft.

Kobalt wird meistens unter prekären Bedingungen in Ländern wie der Republik Kongo abgebaut. Oftmals Kinderarbeit in den meistens ungesicherten Minen zu finden. Zwar gibt es auch Vorkommen an Kobalt in Kanada und Australien, knapp 60 Prozent dieses wichtigen Rohstoffes liegen jedoch im Kongo. 

Der Elektroauto-Pionier Tesla hatte sich bereits vor zwei Jahren als Ziel gesetzt, als erster Hersteller für kobaltfreie Batterien auf dem Gebiet der Elektromobilität in den Autos zu verbauen. Nun scheint das amerikanische Unternehmen dem Ziel ein Stück näher zu sein. In China möchte Tesla erstmals Akkus verwenden, welche ohne dieses Schwermetall arbeiten. 

Die kobaltfreie Eisenphosphat-Version gibt es war schon lange, bisher kommt diese aber vor allem im Niedrigpreis-Segment bei Bussen und Autos in China zum Einsatz.