Ob Fernseher, Handy oder Auto, jede neue Technologie wird gleich auf den Markt gebracht. Auch das E-Auto, das es nach zahlreichen Versuchen endlich in den Mainstream-Markt geschafft hat, wurde geschwenkt. Ist das Elektrofahrzeug wirklich so umweltfreundlich? Ist es in der Lage, die Mobilitätswende anzustoßen und unseren Planeten zu retten? Der Großteil des Stroms, der zum Laden des E-Autos benötigt wird, wird nach wie vor mit Kohle erzeugt. Der Trend geht nach oben. Darüber hinaus eilt das Elektroauto einem neuen Thema zu.

E Auto Batterie Herstellung
E Auto Batterie Herstellung

Für jedes Elektrofahrzeug wird eine Batterie benötigt. Zur Herstellung der Batterie werden jedoch Rohmineralien wie Kobalt, Lithium und Graphit benötigt. Einerseits wurde der Rückbau stark kritisiert. Auf der anderen Seite steht die Entsorgung. Ein weiteres Problem ist, dass die Rohstoffe, die zum Bau von Batterien erforderlich sind, früher als vorhergesagt knapp werden könnten. Die Versorgungssicherheit der Industrie mit mehr als 20 wichtigen Rohstoffen ist laut einem Bericht des Instituts der Deutschen Wirtschaft (IW) von entscheidender Bedeutung. Dies hat Auswirkungen auf die Verfügbarkeit der Rohstoffe Kobalt, Lithium und Graphit, die für die Produktion von Elektrofahrzeugbatterien entscheidend sind.

E Auto Batterie Herstellung
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Die Untersuchung kommt zu einem schockierenden Ergebnis. Im Jahr 2030 würden 36 Millionen neue E-Autos rund 1.300 Gigawattstunden Batteriekapazität benötigen. Angesichts der heute erwarteten Nachfrage würden die Kobaltvorräte jedoch nur 11 Jahre halten. Bedeutet das, dass das Elektroauto in einigen Jahren ausläuft und Diesel- und Benzinmotoren ein Comeback feiern? Sicherlich nicht. Es ist ein Warnhinweis, kein Grund zur Besorgnis. “Man muss auf allen Ebenen etwas tun”, sagt IW-Consult-Geschäftsführer Karl Lichtblau. Kobaltfreie Batterien werden bereits von einer Reihe von Unternehmen entwickelt. Ohne den technologischen Fortschritt zu berücksichtigen, wird heute das Ende des Elektroautos bestimmt.

Es gibt jedoch noch einige Probleme, die angegangen werden müssen. Die steigenden Stromkosten sowie das immer teurer werdende Elektrofahrzeug – zumindest was die Betriebskosten angeht – werden vielen Autofahrern ein Dorn im Auge sein. Eine weitere Schwierigkeit ist die Gewinnung von Rohstoffen für Batterien, die häufig in gefährlichen Umgebungen erfolgt. In einigen Jahren wird es ähnlich wie bei der Entsorgung oder dem Recycling von Altbatterien sein. Das Elektroauto hat das Potenzial zum Klimaretter. Es gibt jedoch noch mehr zu tun.

E Auto Batterie Herstellung

E Auto Batterie Herstellung
E Auto Batterie Herstellung

Volvo hat in einer Lebenszyklusstudie herausgefunden, dass die Herstellung des E-Autos XC40 Recharge 70 % mehr Treibhausgase (THG) erzeugt als der XC40 mit parallelem Verbrennungsmotor. Dieser Umstand hat bisher Zweifel an der langfristigen Rentabilität des Elektroautos aufkommen lassen. Tatsächlich zeigt die Volvo LCA-Analyse, dass das E-Auto, selbst wenn es mit dem weltweiten Energiemix betrieben wird, der nur zu 25 % aus erneuerbaren Quellen besteht, während seiner gesamten Lebensdauer weniger CO2 emittiert.

Dies liegt daran, dass die THG-Emissionen in absoluten Zahlen deutlich unter denen der Betriebszeit liegen. Wenn der Ladestrom für den Betrieb aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird, sinken die CO2-Emissionen auf nahezu Null. Bei der Suche nach Strategien zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen von Elektroautos wechselt der Schwerpunkt dann von der Nutzung auf die Produktion. Daher ist es wichtig zu verstehen, woher der Aufschlag von 70 % stammt.

Laut Volvo sind 30 % der CO2-Emissionen auf die Verwendung von zusätzlichem Aluminium (insbesondere für das Batteriegehäuse) und anderen CO2-intensiven Materialien in Elektrofahrzeugen und 40 % auf die Herstellung der Batteriemodule selbst zurückzuführen. Der Mehraufwand für den Rest des Fahrzeugs wird von den Schweden auf 4 Tonnen Treibhausgasemissionen für Elektro-Volvos mit ihrer 78-kWh-Batterie geschätzt.

E Auto Batterie Herstellung
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Warum stößt die Produktion von Batteriezellen und -modulen so viel CO2 aus? Um dies besser zu verstehen, betrachten Sie die Funktionsweise, Konstruktion und Herstellung der derzeit verwendeten Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Batterien (Li-NMC). In einer solchen Zelle fließen Lithium-Ionen zwischen einer Kathode aus Nickel (jetzt ca. 80%), Mangan und Kobalt (Oxid) (jetzt weniger als 10%) und der Anode, die normalerweise aus Graphit besteht, hin und her. Beim Anlegen eines (Lade-)Stroms an die Pole (Interkalation) lagern sich positiv geladene Lithium-Ionen im Graphit an der Anode ab. Sie wandern beim Entladen über den Elektrolyten und einen Separator zwischen den Elektroden zur Kathode zurück. Da die Anode negativ geladen ist, fließen Elektronen von ihrem äußeren Pol weg, wodurch der Antriebsstrom entsteht.

E Auto Batterie Herstellung
E Auto Batterie Herstellung

Modelle zur Veranschaulichung der Funktionsweise erwecken den Eindruck, dass zwischen den Bauteilen erhebliche Lücken bestehen – in Wirklichkeit bestehen Elektroden und Separatoren aus dünnsten Schichten, die mehr oder weniger dicht beieinander liegen, wie dieses Bild einer Tesla-Rundzelle zeigt; aber auch in Pouch- oder prismatischen Zellen ist die Struktur sandwichartig mit sehr dünnen Schichten.

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