Batterie in einer behandschuhten Hand

Welche Chemikalien für Batterien werden wo und von wem produziert und geliefert? (Bild: nevodka.com - stock.adobe.com)

Einer der zentralen Bausteine für die Elektromobilität ist die Batterie. Ohne sie stehen Elektroautos, E-Lkw oder auch E-Bikes still. Doch wie kommt der Akku selbst ans Laufen? Den Löwenanteil daran darf sich die chemische Industrie in ihr Erfolgstagebuch schreiben, denn sie liefert wichtige Zutaten für leistungsfähige Stromspeicher.

Woraus besteht eine Lithium-Ionen-Batterie?

In der Regel kommen - bis auf einige Ausnahmen - in der Elektromobilität, wie wir sie heute kennen, vor allem Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Doch wie ist eine solche Li-Ion-Batterie aufgebaut? Was müssen Chemieunternehmen zuliefern?

Das typische Exemplar einer E-Auto-Batterie besteht aus Anode und Kathode. Diese werden von einem Separator getrennt und sind von einem flüssigen Elektrolyten umgeben. Darüber hinaus enthält diese Batterie eine Aluminiumfolie als Stromkollektor an der Kathode und eine Kupferfolie als Stromkollektor an der Anode. Mehrere solcher Zellen können dann innerhalb einer Plastikummantelung zu einem Batteriepack zusammengefasst sein.

Dieser Aufbau kann von Batterieproduzent zu Batterieproduzent variieren, da unterschiedliche Materialien für die Komponenten benutzt werden. Häufig ist es bei der Anode ein Gemisch aus Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium und auf der Seite der Kathode Graphit. Als Elektrolyt werden meist wasserfreie Lithiumsalze wie Lithium-Hexafluoro-Phosphat (LiPF6) in organischen Lösemitteln verwendet.

Diese Chemieunternehmen produzieren Batteriematerialien



Bislang sind vor allem Hersteller aus China, Japan und Korea führend auf dem Markt für Batteriematerialien. Dort werden nicht nur viele der benötigten Rohstoffe gefördert, sondern auch für die in Batterien benötigte Reinheit aufbereitet.

Felix Kuhnert von der Beratungsfirma PwC betont: "Volkswirtschaftlich ist es daher sinnvoll, eine europäische Lieferkette aufzubauen." Dass diese Pläne nicht nur diskutiert werden, sondern bereits Form angenommen haben, zeigt unsere interaktive Karte.

Wer produziert Kathodenmaterial in Europa?

BASF baut aktuell an zwei europäischen Standorten Anlagen, in denen das Unternehmen Kathodenmaterial für Elektroauto-Batterien produzieren will: im deutschen Schwarzheide und im finnischen Harjavalta. Beide Anlagen plant das Unternehmen, 2022 in Betrieb zu nehmen.

Pro Anlage soll jährlich Kathodenmaterial für 400.000 Fahrzeuge produziert werden. Der Chemiekonzern hat weiterhin angekündigt, bis 2023 in Schwarzheide noch eine Recyclinganlage für die Batterien zu errichten.

Johnson Matthey, ein englisches Spezialchemie-Unternehmen, plant ebenfalls, 2022 eine Anlage für Kathodenmaterial in Betrieb zu nehmen. Diese entsteht im polnischen Konin und soll eine Kapazität von 10.000 Tonnen pro Jahr haben. Außerdem betreibt das Unternehmen bereits eine Anlage im bayerischen Moosburg, in der es Lithium-Eisen-Phosphat für Kathoden herstellt.

Chemietechniker trägt eine Paste auf eine Aluminiumfolie, um Kathodenmaterial zu testen
BASF forscht an neuen Kathodenmaterialien. (Bild: BASF)

Wer stellt Anodenmaterial für Elektroautos her?

Ein wichtiger Bestandteil von Anoden ist Graphit. Daher sind Hersteller wie SGL Carbon in den Markt für Batteriematerial eingestiegen. Das Unternehmen produziert an mindestens zwei europäischen Standorten synthetisches Graphit, welches in Anoden Anwendung findet, nämlich in den polnischen Städten Raciborz und Nowy Sacz. Darüber hinaus stellt der Konzern Batteriegehäuse aus Faser-Verbundstoffen unter anderem für BMW her.

Auch im europäischen Graphit-Geschäft unterwegs, ist das französische Bergbau-Unternehmen Imerys. Allein in Deutschland hat der Konzern 14 Produktionsstandorte, von denen die vier im Ruhrgebiet beispielhaft in der Karte dargestellt sind. Neben Deutschland ist Imerys noch in 17 weiteren europäischen Ländern vertreten.

Das Unternehmen produziert nach eigenen Angaben sowohl Graphit, als auch Carbon Black für die Anoden von Lithium-Ionen-Batterien. Bei Carbon Black handelt es sich um amorphen Kohlenstoff, der aus der unvollständigen Verbrennung von schweren Erdöl-Produkten gewonnen wird.

Als Stromkollektor an der Anode dient häufig Kupferfolie, die über ein Dickschichtverfahren mit dem Anodenmaterial beschichtet wird. Ein Hersteller dieser Folie ist die Russian Copper Company, deren Sitz im russischen Kyshtym östlich des Uralgebirges geografisch genau genommen gerade so nicht mehr zu Europa gehört.

Wer produziert Batterie-Elektrolyten in Europa?

Der Elektrolyt, der Anode und Kathode voneinander trennt, ist – aktuell noch – flüssig. Produziert wird er in Europa unter anderem von Saltigo, einer Tochter von Lanxess. Ab 2022 will das Unternehmen in Leverkusen im Auftrag des chinesischen Batterieherstellers Tinci mit der Produktion beginnen. Bereits jetzt stellt Lanxess Flusssäure und Phosphorchemikalien her, die Rohstoffe für die Herstellung des Leitsalzes Lithium-Hexafluor-Phosphat sind.

Ein weiterer Elektrolythersteller ist der deutsche Anbieter Customcells mit Sitz im schleswig-holsteinischen Itzehoe. Das Unternehmen produziert an zwei Standorten, in Tübingen und Itzehoe. Neben dem Elektrolyten stellt das Unternehmen weitere Elektrodenmaterialien her.

Erst im Juli wurde bekannt, dass Porsche bei Customcells eingestiegen ist. Laut Branchenkreise soll die Beteiligung um die 20 bis 30 Millionen liegen, der Anteil also rund zehn Prozent ausmachen. Damit steigt der Autobauer - zwar erst einmal nur mit einem überschaubaren Engagement - bei einem Zulieferer ein. Nimmt man aber die geplante Batteriefabrik mit ins Bild, versuchen Hersteller stärker als bisher ihre Zulieferer enger an sich zu binden.

Customcells hat seine Li-Ion-Batterien bislang eher nach Spezialwünschen für Nischen-Nachfrager gefertigt. Mit dem Einstieg von Porsche könnte sich das nun ändern.

Wer produziert Separatoren für Batterien in Europa?

Das Spezialchemie-Unternehmen Evonik stellt im deutschen Rheinfelden Metalloxide her, mit denen sowohl Kathoden als auch Separatorfolien beschichtet werden können. Seit 2020 wird am Standort auch ein Silizium-Kohlenstoff-Kompositmaterial produziert, welches als Anodenmaterial verwendet wird. Der Vorteil im Vergleich zu reinem Graphit ist die höhere Kapazität.

Die Liste von Herstellern, die Material für Lithium-Ionen-Batterien in Europa produzieren, ist lang. Zum Beispiel mit 3M, einem Unternehmen das Isoliermaterial und Kleber für Batteriematerial herstellt, oder Heraeus, ein Unternehmen das sich der Produktion von Kohlenstoff-Additiv für Anoden und Kathoden verschrieben hat.

Das Additiv verbessert je nach Einsatzgebiet die Transportwege für Ionen, was die Energiedichte und die Lebensdauer einer Batterie erhöhen kann.

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