Blau pigmentiertes Kobaltoxid-Pulver, das unter anderem in der chemischen Industrie verarbeitet wird.

Blau pigmentiertes Kobaltoxid-Pulver, das unter anderem in der chemischen Industrie verarbeitet wird. (Bild: RHJ - stock.adobe.com)

Was ist Kobalt?

Kobalt, auch Cobalt geschrieben, ist ein chemisches Element, das zu den ferromagnetischen Übergangsmetallen zählt. Es ist Bestandteil der 9. Gruppe des Periodensystems - auch Kobaltgruppe genannt. Vor der Neuordnung zählte es zur 8. Nebengruppe, der Eisen-Platin-Gruppe. Die Ordnungszahl 27 besagt, dass Kobalt 27 Protonen im Atomkern hat. Die Atommasse von Kobalt beträgt 58,93 und damit größer als die von Nickel mit 58,69.

Im Mittelalter wurden Kobalterze und Kobaltverbindungen häufig für Silber- und Kupfererze gehalten. Wegen des Arsengehalts gaben sie jedoch beim Erhitzen unangenehme Gerüche ab und galten daher als "verhext". Es galt der Mythos, dass Kobolde das wertvolle Silber gegen wertlose, silberfarbene Erze ausgetauscht hätten. Daher stammt auch der Name: Kobolderz. Erst später wurde daraus Kobalt. Zu den "wertlosen, silberfarbenen Erzen" zählten neben Kobalterzen auch Nickel- und Wolframerze.

In seinen Eigenschaften ähnelt Kobalt aber dem Rohstoff Nickel. Es wirkt der Grobkornbildung entgegen und steigert die Verschleißfestigkeit. Darüber hinaus fördert es magnetische Eigenschaften, da es selbst leicht magnetisch ist.

Kobalt wurde 1735 durch den schwedischen Chemiker Georg Brandt entdeckt, der das bis dato unbekannte Metall zum ersten Mal beschrieb und ihm seinen Namen gab. 1780 beschrieb Torbern Olof Bergmann Kobalt als Element.

In der Erdkruste kommt Kobalt mit einem Anteil von 0,004 Prozent vor. Es ist steht damit nach Häufigkeit an dreißigster Stelle. In Erzen und Mineralien ist es meist vergesellschaftet mit Nickel, aber auch Kupfer, Silber, Eisen oder Uran.

Wie sieht Kobalt aus?

Klassischerweise wird Kobalt immer mit der Farbe Blau in Verbindung gebracht. Als Metall ist es jedoch stahlgrau und glänzend. Es leitet Wärme und Strom sehr gut. Kobalt besitzt jedoch nur 26 Prozent der elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer. Kobalt zählt zu den unedlen Elementen und kommt in Verbindung hauptsächlich als Oxid vor. Neben Stahlgrau kommt Kobalt in unterschiedlichen Farben vor: Gelb, Rot, Blau und Grün - je nach Verbindung.

Die Konnotation mit Blau stammt aus dem Altertum. Bereits 1500 vor Christus nutzten die Ägypter Kobaltsalze zum Färben von Glas und Keramik verwendet. Seit dem Mittelalter wurde besonders das blaue Glas namens Smalte als Grundstoff für Farbe verwendet. Dieses Kobaltblau war lange Zeit die bezahlbare Alternative zum teureren Ultramarinblau. Das wurde aus dem Halbedelstein Lapislazuli hergestellt.

Kobalt tritt in seinen Verbindungen meist zwei- oder dreiwertig auf, diese haben oft kräftige Farben. So ist Kobalt(II)-oxid ein olivgrünes, in Wasser unlösliches Salz. Cobalt(II,III)-oxid ist ein schwarzer Feststoff, während Kobalt(III)-oxid ein grau-schwarzer Feststoff ist, der praktisch unlöslich in Wasser ist.

Kobalt(II)-chlorid ist im wasserfreien Zustand ein blaues Salz, als Hexahydrat ist es rosafarben. Über Kobalt(II)-chlorid lässt sich Wasser in Lösungen nachweisen (es färbt sich dann rosa), auch wird es als Hexahydrat in wässriger Lösung als sogenannte "Geheimtinte" verwendet. Wird das Papier erhitzt, erscheint die tiefblaue Schrift.

Als Kobalt(II)-bromid ist es ein grüner hygroskopischer Feststoff, der an der Luft in Hexahydrat übergeht und sich dabei rot färbt. Kobalt(II)-iodid ist schwarz, läuft aber an der Luft langsam schwarzgrün an. Als in Wasser verdünnte Lösung sieht sie rot aus. Konzentrierte Lösungen sind bei niedriger Temperatur ebenfalls rot, bei höherer Temperatur ändert sich die Farbe zu braun bis olivgrün.

Die größten Produktionsländer von Kobalt

Donut-Diagramm der größten Produktionsländer von Kobalt im Jahr 2022
Diese Länder produzierten 2022 das meiste Kobalt. (Bild: TECHNIK+EINKAUF mit Daten der USGS)

Wo kommt Kobalt vor?

Das Land mit den größten Reserven und der größten aktuellen Kobalt-Produktion ist die Demokratische Republik Kongo (Kinshasa). Im dortigen Boden lagern laut der US Geolocigal Survey 2023 rund vier Millionen Tonnen Kobalt. Die aktuelle Produktion des Landes liegt bei 130.000 Tonnen in 2022. Seit Jahren steigert das Land seine Bergwerksproduktion des gefragten Rohstoffs.

Auf den zweiten Platz vorgerückt in Sachen Produktion ist Indonesien mit 10.000 Tonnen im vergangenen Jahr. Mit 600.000 Tonnen Reserven liegt das asiatische Land jedoch nur auf dem dritten Platz. Australien bietet 1,5 Millionen Tonnen Kobaltreserven bei einer aktuellen Produktion von 5.900 Tonnen in 2022. Aber auch Kuba sitzt auf bedeutenden Kobaltreserven mit rund 500.000 Tonnen, allerdings liegt die Produktion aktuell bei lediglich 3.800 Tonnen und damit gleichauf mit den Philippinen und nur knapp hinter Kanada.

Die weltweiten Ressourcen gibt die US Geological Survey mit etwa 25 Millionen Tonnen an. Ressourcen sind Vorkommen, die aktuell noch nicht wirtschaftlich abgebaut werden können - sei es aufgrund der Geologie oder aufgrund geringer Konzentration. Die meisten Kobaltressourcen liegt in der DR Kongo und Sambia, auch Australien und Kuba besitzen viele Ressourcen Das umfasst allerdings nur die erdgebundenen Ressourcen. Weitere 120 Millionen Tonnen, also fast 5-mal so viel, vermuten die USGS-Experten in polymetallischen Knollen auf dem Grund des Atlantiks sowie des indischen und pazifischen Ozeans.

Kobalt ist im Gestein meist vergesellschaftet mit Nickel, Kupfer oder auch Mangan. Kobalt ist aber auch Bestandteil von Vitamin B12, eine tägliche Zufuhr von 0,1 Mikrogramm gilt als täglicher Bedarf für einen Erwachsenen.

Zudem haben vor kurzem Wissenschaftler der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe eine neue Bakterienart entdeckt, die Kobalt gewinnen. Sulfobacillus harzensis können den Rohstoff aus Laugen (etwa aus Rückhaltebecken) extrahieren.

Wie hoch ist die weltweite Kobaltproduktion aus dem Bergbau?

Balkendiagramm mit der jährlichen weltweiten Kobaltproduktion zwischen 2000 und 2023
Steigerung der jährlichen Kobaltproduktion weltweit seit dem Jahr 2000. (Bild: TECHNIK+EINKAUF mit Daten der USGS)

Kobalt: Kritischer Rohstoff, aber auch Konfliktrohstoff?

Kobalt steht auf der EU-Liste der Kritischen Rohstoffe - und das bereits sehr lange. Zum einen, weil es ein erhebliches Länderrisiko gibt: Die Bergwerksproduktion konzentriert sich auf ein Land, das zudem politisch sehr instabil ist. Zum anderen rechnen sämtliche Experten mit einer steigenden Bedarf durch die weltweite Umstellung von fossilen Rohstoffen auf elektrische Antriebe. Und da Kobalt bei der Batterie- bzw. Stromspeicherproduktion eine wichtige Rolle spielt, hat die Versorgung mit dem Rohstoff Priorität für viele Unternehmen.

Kobalt wird aber auch häufig als Konfliktrohstoff bezeichnet, obwohl er nicht zu den vier "klassischen" Konfliktrohstoffen Wolfram, Tantal, Zinn und Gold (manchmal auch Coltan) gerechnet wird. Kobalt geriet jedoch - wie sie - in die Schlagzeilen durch Kinderarbeit und sogenanntes Blutkobalt. Das heißt, dass der Abbau unter der Kontrolle bewaffneter Milizen oder Rebellengruppen stattfindet und deren Konflikte finanziert. Oft ist der Abbau zudem mit schweren Umweltschäden verbunden. Als Gegenmaßnahmen werden Importbeschränkungen, Abkommen mit den Herkunftsländern sowie Zertifizierungen der Lieferketten verarbeitender Unternehmen diskutiert und teilweise bereits umgesetzt.

Der 2010 verabschiedete amerikanische Dodd-Frank-Act reguliert in Section 1502 zumindest die Einfuhr und Verwendung der vier Konfliktmineralien Tantal, Zinn, Gold und Wolfram aus mehreren afrikanischen Staaten. Diese Regelung wurde jedoch durch die Trump-Regierung durch eine Executive Order außer Kraft gesetzt. Anfang 2017 wurde durch das europäische Parlament ein vergleichbares EU-Gesetz verabschiedet,

Wo wird Kobalt abgebaut?

In der Demokratischen Republik Kongo, genauer in der Provinz Katanga liegt der Großteil der weltweiten Kobaltvorkommen. Gewonnen wird der Rohstoff hier im Bergbau. Im Kongo sind neben den großen Konzernen, die industriellen Bergbau betreiben, viele Kleinbergwerke zu finden. Tage- und Untertagebau wechseln sich ab.

98 Prozent der weltweiten Kobaltvorkommen liegen nicht in Reinform vor, sondern sind mit Nickel- und Kupfererzen vergesellschaftet. Gut 55 Prozent des weltweit gewonnenen Kobalts fällt daher als Nebenprodukt beim Abbau von Kupfer, weitere 35 Prozent bei der Förderung von Nickel an. Die Folge: Sinkt die Nachfrage nach diesen Metallen, geht auch das Angebot an Kobalt zurück.

Wie wird Kobalt gewonnen?

Die Unternehmen sprengen das Erdreich, graben das Erz aus, zerkleinern es und transportieren es mit Lastwagen, mit Förderbändern, mit Rohren in die Verarbeitung. Die genaue Art der Gewinnung hängt ab von der Zusammensetzung des jeweiligen Erzes. Zunächst wird ein Teil der vorhandenen Eisensulfide durch Rösten in Eisenoxid umgewandelt und mit Siliziumdioxid als Eisensilikat verschlackt. Es entsteht der sogenannte Rohstein. Dieser enthält neben Kobalt noch Nickel, Kupfer und weiteres Eisen als Sulfid (Schwefelverbindung) oder Arsenid (Arsenverbindung).

Durch weiteres Abrösten mit Natriumkarbonat und Natriumnitrat wird der Schwefel entfernt. Dabei bilden sich aus einem Teil des Schwefels und Arsens Sulfate und Arsenate, die mit Wasser ausgelaugt werden. Zurück bleiben die entsprechenden Metalloxide, die mit Schwefel- oder Salzsäure behandelt werden. Dabei gehen Nickel, Kobalt und Eisen in Lösung - nur Kupfer nicht.

Chlorkalk ist anschließend dafür zuständig, das Kobalt als Kobalthydroxid auszufällen. Wird dieses Kobalthydroxid erhitzt, wandelt es sich um in Kobalt(II,III)-oxid (Co3O4) um. Unter Zugabe von Koks oder Aluminiumpulver reduziert es zu Kobalt.

Betriebe und Projekte zur Förderung und Raffinierung von Kobalt in Europa werden voraussichtlich in Betrieb sein bis 2030

Betriebe und Projekte zur Förderung und Raffinierung von Kobalt in Europa werden voraussichtlich in Betrieb sein bis 2030
Aktive und geplante Kobaltprojekte in der EU. (Bild: Cobalt Institute)

Kinderarbeit und Menschenrechte: Warum ist der Kobaltabbau im Kongo problematisch?

Kobalt aus dem Kongo hat einen schlechten Ruf. Dafür gibt es zwei Gründe: Zum Einen die schlechten Arbeitsbedingungen und zum Anderen sind Kongos Rohstoffe als „Blutmineralien“ bekannt. Das heißt, der Verkauf der abgebauten Rohstoffe kann bewaffnete Konflikte der regionalen Milizen finanzieren. Das betrifft im Kongo neben Kobalt auch Coltan, Cassiterit, Diamanten, Kupfer und Gold. Laut Amnesty International war im Jahr 2022 vor allem der Osten des Landes betroffen, aber auch im Zentrum und im Westen kam es zu bewaffneten Auseinandersetzungen zwischen ethnischen Gruppen.

Während des ersten Kongo-Krieges (1996 bis 1997) begannen Kriegsparteien damit, Rohstoffe zu vermarkten, um ihre Waffen zu finanzieren. Dafür errichteten die Rebellengruppen in den von ihnen kontrollierten Gebieten sogar eigene Steuersysteme. Der Handel mit Rohstoffen war damals bereits lukrativ und wurde zu einer wichtigen Einkommenssäule. Darüber hinaus rissen die Rebellengruppen die Kontrolle über einige Bergbaugebiete an sich und zwangen die dort ansässigen Menschen, für sie zu arbeiten. Die Rebellengruppe RCD (Rassemblement Congolais pour la Démocratie) verbündete sich mit Ruanda und versuchte zeitweilig sogar, den Export von Metallen zu monopolisieren und gründet für diesen Zweck im Jahr 2000 die Handelsfirma Somigl, die den Coltan-Abbau und Handel kontrollieren sollte. Das ist allerdings Geschichte, heute ist der Großteil der Kupfer-Kobalt-Minen in der Hand von Joint-Ventures zwischen ausländischen Konzernen und der staatlichen kongolesischen Bergbaugesellschaft Gécamines.

Da aber der artisanale Bergbau auch heute noch einen nennenswerten Anteil am Kobaltabbau besitzt, sind die Arbeitsbedingungen teilweise nicht kontrollierbar. Kinderarbeit und schlechte Arbeitsbedingungen sind hier also wahrscheinlicher.

Wie können Unternehmen sicherstellen, dass ihr Kobalt ESG-konform ist?

Aus diesem Grund erlassen immer mehr Länder Gesetze, die Unternehmen dazu verpflichten, die Einhaltung von Menschenrechtsstandards in ihren Lieferketten zu garantieren. In Deutschland wurde 2021 zum Beispiel das Lieferkettengesetz verabschiedet. Kobalt, das aus Minen im sicheren Süden des Landes kommt, ist daher in der Regel unproblematisch im Nachweis. Zahlreiche Unternehmen wie BMW, BASF oder Samsung haben Initiativen gestartet, um den Kobaltabbau nachhaltiger und menschenrechtskonformer zu gestalten.

Welche Umweltauswirkungen hat der Abbau von Kobalt?

Auch die Umwelt ist vom Kobaltabbau betroffen: Für die Kupfer-Kobalt-Bergwerke in der DR Kongo inklusive der dortigen Aufbereitung und Raffinade schätzt die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) mit einem Wasserverbrauch ab etwa 1.000 Litern pro Tonne Erz - zumindest für die von Glencore betriebenen Bergwerke Mutanda und Kamoto. Allerdings nutzt Glencore Nutzwasser mehrfacht - mit und ohne Wiederaufbereitung, sodass die Neuentnahme von Wasser bei rund 270 Litern pro Tonne Erz beträgt.

Jedoch steht der Wasserverbrauch dem Kobaltabbau nicht entgegen, denn laut BGR findet - vor allem die Kobaltextraktion aus Kupfer- bzw. Nickelminen in niederschlagsreichen Regionen statt (mit Ausnahme von einigen australischen Bergwerken). Reine Kupferminen, beispielsweise in Chile und Peru, leiden viel stärker unter Wasserknappheit. Ein größeres Problem ist daher die Kontamination des Grund- und Trinkwassers durch den Eintrag von belastetem Sickerwasser oder die Verschlammung von Flüssen.

Ist Kobalt ein kritischer Rohstoff?

Kobalt ist ein kritischer Rohstoff. Es steht auf der EU-Liste der kritischen Rohstoffe aufgrund mehrerer Faktoren:

  1. Versorgungsrisiken: Die Bergwerksproduktion von Kobalt ist stark auf die Demokratische Republik Kongo konzentriert, ein Land, das politisch sehr instabil ist. Diese Konzentration erhöht das Risiko von Versorgungsausfällen und macht die Rohstoffversorgung unsicher.
  2. Wachsende Nachfrage: Die Nachfrage nach Kobalt steigt kontinuierlich, insbesondere wegen seiner Verwendung in Batterien für Elektroautos und anderen elektronischen Geräten. Diese Anwendungen sind entscheidend für die weltweite Umstellung auf elektrische Antriebe und erneuerbare Energien.
  3. Wirtschaftliche Bedeutung: Kobalt ist essenziell für die Herstellung von Superlegierungen, Magneten und vor allem wiederaufladbaren Batterien, was es zu einem unverzichtbaren Rohstoff für viele Zukunftstechnologien macht.

Wer ist der größte Kobaltproduzent?

Mit 130.000 Tonnen fördert ein einziges Land mehr als zwei Drittel des weltweit angebotenen Kobalts: die Demokratische Republik Kongo. In dem zentralafrikanischen Staat lagert mit vier Millionen Tonnen zudem fast die Hälfte der globalen Reserven des Rohstoffs. Ein Fünftel des im Kongo gewonnenen Kobalts stammt dabei aus handwerklichen Minen im Süden des Landes, in denen nach Angaben des UN-Kinderhilfswerks UNICEF gut 40.000 Kinder und Jugendliche arbeiten.

Für Einkäufer, die durch die Corporate-Social-Responsibility-Politik ihrer Unternehmen an strikte ethische Standards gebunden sind – etwa keine Kinderarbeit -, sind die Abbaubedingungen im Kongo deshalb das größte Einzelrisiko beim Einkauf von Kobalt, warnt Colin Hamilton, Direktor des Rohstoff-Research bei Macquarie. In der Vergangenheit unterbrachen längere Phasen politischer Gewalt und Instabilität nach Machtwechseln immer wieder die Rohstofflieferketten.

Wer bei der Beschaffung des Schwermetalls auf andere Anbieter ausweichen will, hat es daher schwer. Denn die Förderung konzentriert sich auf sehr wenige Staaten. Indonesien, Australien, Kuba, Kanada und Russland steuern jeweils fünf bis sechs Prozent zum globalen Angebot bei. Insgesamt stammen somit 86 Prozent des weltweit geschürften Kobalts aus nur sechs Ländern.

Die größten Kobalt-Minen 2022

Tabelle mit integriertem Balkendiagramm zu den größten Kobaltminen weltweit nach ihrer Produktion im Jahr 2022
Das sind die größten Minen weltweit, in denen - unter anderem - Kobalt abgebaut wird. (Bild: TECHNIK+EINKAUF mit Daten von Mining Technology)

Zu den größten Produzenten von Kobalterzen zählen die chinesische CMOC und die Schweizer Glencore. Dahinter wird es schon dünner. Eurasian Resources, Vale und Sherritt folgen mit großem Abstand. Die größten Hersteller von Kobaltsalzen und anderen Kobaltverbindungen kommen aus China, das größte davon ist Zhejiang Huayou. Einen Überblick über die jeweils größten kobaltproduzierenden Unternehmen finden Sie hier.

Bereits 2016 sicherte sich die chinesische CMOC für 2,65 Milliarden US-Dollar eine 56-prozentige Beteiligung an der größten Kupfermine Afrikas –Tenke Fungureme in der Demokratischen Republik Kongo. Mit 19.000 Tonnen im Jahr 2022 ist die Mine die zweitgrößte Kobaltmine weltweit. Die dortige Kobaltförderung ist für die Volksrepublik von entscheidender strategischer Bedeutung.

In welchen Produkten ist Kobalt enthalten?

Da der wichtige Rohstoff extrem hart ist und erst bei 1.492 Grad Celsius schmilzt, ist es bei der Herstellung von besonders verschleißfesten und hitzebeständigen Eisenlegierungen nicht zu ersetzen. Die Legierungen selbst werden für die Produktion von Schneidwerkzeugen, Laufschienen von Kettensägen, Rasierklingen, Hochleistungsbohrern, künstlichen Gelenken aber auch für den Bau von Flugzeugtriebwerken und Turbinen eingesetzt. Daneben findet das Element in Legierungen für den 3D-Druck, bei der Fertigung von Katalysatoren sowie in Verbindung mit Silizium bei der Produktion von Farben Verwendung. Mit Kobalt mischten schon die mittelalterlichen Dombauhütten die Blautöne ihrer Kirchenfenster.

Der wohl aber mit Abstand wichtigste Verwendungszweck von Kobalt ist die Produktion von Batterien für E-Autos. Schon im Jahr 2014 wurde 46 Prozent des produzierten Kobalts für diesen Zweck eingesetzt. Eine durchschnittliche Autobatterie enthält fünf bis elf Kilogramm Kobalt. Bei den alten Verbrennern wurde Kobalt früher lediglich im Gramm-Bereich verbaut. Vor allem in Lithium-Ionen-Batterien kommt Kobalt zum Einsatz. Da sich in der Schichtstruktur von Lithium-Kobaltoxid besonders gut Lithium einlagern kann, lassen sich mit Kobalt-Kathoden Batterien mit einer besonders hohen Energiedichte fertigen, die sich gleichzeitig sehr schnell aufladen lassen.

Der Trend geht allerdings dazu, Batterien ohne Kobalt herzustellen. Beispielsweise verbauen Tesla und der chinesische Hersteller BYD so genannte LFP-Akkus (Lithium-Eisenphosphat). Ganz neu ist auch die Natrium-Batterie.

Weitere Produkte mit Kobalt sind zum Beispiel:

  • Künstliche Gelenke
  • Kurbelwellen, Nockenwellen, Pleuelstangen
  • Katalysatoren zur Entschwefelung von Diesel und Kerosin
  • Reifen
  • Flugzeugtriebwerke und -turbinen

Kobaltgelb ist ein feines, leichtes kristallines Pulver, das als Pigment für Öl- und Aquarellmalerei verwendet wird. Das bekannte Pigment Thénards Blau entsteht durch Sintern von Cobalt(II)-oxid mit Aluminiumoxid bei 1200 °C. Es wurde in der Vergangenheit als Farbstoff für Keramik (insbesondere chinesisches Porzellan), Schmuck und Farben verwendet. Transparente Gläser werden mit dem Kobaltpigment-Smalt auf Siliziumdioxidbasis getönt. Das Pigment Rinmans Grün ist ein türkisgrünes Pulver und wird vor allem für Ölfarben und Zementfarben verwendet. Rinmans Grün ist darüber hinaus ein beliebter Nachweis für Zink.

Tortendiagramm mit den unterschiedlichen Verwendungszwecken von Kobalt
Kobalt wird vor allem für die Produktion von Batterien - sowohl für Elektroautos als auch für tragbare Geräte - benötigt. (Bild: TECHNIK+EINKAUF mit Daten des EU Raw Material Information System)

Wie viel Kobalt ist in einem E-Auto enthalten?

Ein Elektroauto enthält in seiner Batterie durchschnittlich etwa 5 bis 11 Kilogramm Kobalt. Diese Menge variiert je nach Modell und Batteriegröße. Beispielsweise enthält die Batterie eines Opel Ampera-e etwa 10 Kilogramm Kobalt. Kobalt wird hauptsächlich als Kathodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien verwendet, da es eine hohe Energiedichte und thermische Stabilität ermöglicht.

Es gibt mehrere vielversprechende Alternativen zu Kobalt für Batterien von Elektroautos:

1. Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP). Sie sollen folgende Vorteile bieten:

  • Niedrigere Kosten
  • Ethisch unbedenklichere Lieferkette
  • Höhere thermische Stabilität (kein thermisches Durchgehen)
  • kostengünstiger

2. Natrium-Batterien (Salzbatterien). Sie sollen:

  • Kobalt, Lithium und Nickel ersetzen,
  • eine Anode aus Hartkohlenstoff und eine Kathode aus Preußisch Weiß (Eisenkomplex) verwenden,
  • auf in Europa verfügbare Rohstoffe setzen.

3. Feststoffbatterien. Die Vorteile:

  • höherer Energiedichte
  • verbesserter Sicherheit (nicht brennbar)
  • schnellere Ladezeiten
  • potenziell größere Reichweiten.

Allerdings wird eine breite Markteinführung vor 2030 nicht erwartet.

4. Kobalt-freie Li-Ionen-Batterien mit folgenden Vorteilen:

  • Verwendung von Lithium, Nickel, Mangan, Silizium und Sauerstoff
  • 60% höhere Energiedichte als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien
  • Höhere elektrische Spannung (4,4 Volt)
  • Gute Langzeitstabilität (85% Kapazität nach 300 Ladezyklen)

Welche Alternativen gibt es zur Verwendung von Kobalt?

Kobalt ist Bestandteil von Lithium-Ionen-Batterien und aktuell daher aus der modernen Batterietechnik nicht wegzudenken. Die Kathoden dieser Batterien bestehen aus den drei Metallen Nickel, Mangan und Kobalt, sogenannte NMC-Akkus. Kobalt galt bislang als unverzichtbar, da es die Leitfähigkeit sowie die strukturelle Integrität der Kathode verbessert. Zwar ist der Kobaltanteil in Li-Ion-Batterien in den vergangenen Jahren kontinuierlich gesunken -  der Kobalt-Anteil liegt je nach Hersteller bei drei bis 6,5 Prozent des Kathodenmaterials - durch die höhere Anzahl an Batterien wird der gesamte Kobaltbedarf allerdings nicht weniger. Die globale Nachfrage nach Lithium-Ionen-Zellen hat sich seit 2019 von 134 auf 718 Gigawattstunden mehr als verfünffacht.

Lithium-Eisenphosphat

Wer kobaltfreie Batterien nutzen will, hat aktuell nur eine Alternative: Lithium-Eisenphosphat (LFP). Sie kommen in der Industrie seit mehr als zehn Jahren zum Einsatz und werden von zahlreichen Autoherstellern als bevorzugte Technologie genutzt. Trotzdem: Kobaltbasierte Lösungen besitzen immer noch eine um zehn bis 20 Prozent höhere Energiedichte, was mehr Reichweite pro Ladung bedeutet. Ergo kommen LFP-Akkus eher in E-Autos zum Einsatz, die einen geringeren Radius haben.

Einige Hersteller reichern das Lithium-Eisenphosphat in der Kathode mittlerweile mit Mangan an, heißt es aus der RWTH. Damit könne die relativ niedrige elektrische Spannung innerhalb der Zelle um 0,7 Volt angehoben werden.

Natrium-Ionen-Batterien

Eine weitere Alternative kobaltfreier Batterien sind Natrium-Ionen-Akkus. Sie kommen sogar ohne Lithium aus. Das würde auf einen Schlag gleich zwei Ressourcen-Probleme lösen, denn Natirum, etwa in Form von Natriumchlorid (Kochsalz) oder Natriumcarbonat (Sola) ist nahezu unbegrenzt und damit kostengünstig in Deutschland verfügbar. Ihr Vorteil: Die lange Lebensdauer und Brandsicherheit. Ihr Nachteil: Die Energiedichte liegt bei maximal 160 Wh/kg. Im Vergleich zu Lithium (bis 260 Wh/kg) ist das wenig. China ist aktuell Treiber bei der Technologie, die vor allem günstige Kleinwagen mit geringerer Reichweite ermöglichen soll.

Neue Materialkombination aus Japan

Ein Forschungsteam aus Tokio hat eine Batterie entwickelt, die ganz ohne Kobalt auskommt und dennoch eine ansprechende Leistung erreicht. Wie die Zeitschrift „Nature Sustainability“ berichtet, zeigte der Prototyp nicht nur eine hohe Stabilität über rund 1.000 Ladezyklen, sondern kann auch wesentlich mehr Strom speichern. Theoretisch seien rund 60 Prozent mehr möglich als bei den derzeit üblichen Lithium-Ionen-Batterien. Darüber hinaus böten sie eine höhere Zellspannung von 4,4 Volt im Vergleich zu 3,2 bis 3,7 Volt bisheriger Varianten. Die Technologie basiert auf der Kombination von Lithium, Nickel und Mangan für die Kathode und Silizium (statt Graphit) für die Anode. Als Elektrolyt kommt eine Kombination von Lithium, Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff, Fluor und einer Carbonat-Verbindung zum Einsatz.

Die Vorteile von kobaltfreien Akkus liegen dagegen auf der Hand: keine Kinder- oder Zwangsarbeit, niedrigere Kosten, kein thermisches Durchgehen.

Kritische Rohstoffe: Der große Überblick

Salzsee Salar de Uyuni -
Salar de Uyuni (Bild: Gerd Mischler)

Sie wollen alles zum Thema kritische Rohstoffe wissen? In unserem großen Überblick erfahren Sie, welche es gibt, warum sie kritisch sind und welche Industriebranchen sie einsetzen - und bei einem Mangel am stärksten betroffen sind. Plus: Rohstoff-Steckbriefe und ein aktueller Rohstoff-Ticker.

Hier kommen Sie zum großen Überblick "Kritische Rohstoffe"

Wie viel kostet 1 kg Kobalt?

Chart mit dem Preis von Kobalt pro Kilogramm in US-Dollar zwischen Januar 2016 und November 2023
Kobaltpreis zwischen 2016 und 2023. (Bild: TECHNIK+EINKAUF mit Daten der BGR)

Preis für Kobalt

Der Preis für Kobalt ist im Jahr 2022 deutlich gefallen. Das Angebot stieg durch eine stärkere Förderung von Nickel und Kupfer, dadurch sank der Preis. Nun hat China den Einfuhrzoll auf Kobaltmetall zum 1. Januar 2023 komplett abgeschafft. Zuvor betrug dieser - seit dem 13. Dezember 2021 -  zwei Prozent. Zu dem Zeitpunkt hatte die chinesische Regierung die Höhe des Zolls von vier auf zwei Prozent halbiert, berichtete der Branchendiest Fastmarkets.

Der Kobaltpreis startete mit rund 70.000 US-Dollar pro Tonne in das Jahr 2022. Nach der russischen Invasion in die Ukraine kam es zu einem vorübergehenden Anstieg auf rund 82.000 US-Dollar. Danach gab der Kobaltpreis jedoch wieder deutlich nach. Aktuell werden an der London Metal Exchange (LME) rund 33.500 US-Dollar pro Tonne bezahlt.

An dieser schwachen Preisentwicklung dürfte auch die Abschaffung der Importzölle in China wenig ändern, so Fastmarkets. Ein ungenannter chinesischer Kobaltproduzent sieht "keine Anzeichen für eine kurzfristige Verbesserung der Nachfrage". Insgesamt importierte China in den ersten elf Monaten 2022 rund 2.648 Tonnen Kobalt und damit 57 Prozent weniger als im gleichen Vorjahreszeitraum. In den ersten elf Monaten 2021 waren noch 6210 Tonnen importiert worden.

Fastmarkets weist darauf hin, dass das Metall erst dreimal über 80 US-Dollar pro Kilo gestiegen ist: 2008, 2018 und 2022. Kobalt gehört zu den Rohstoffen, die 2017 den größten Preissprung hingelegt haben. Danach kam es zu deutlichen Preisrückgängen von 68 Prozent (2008) bzw. 39 Prozent (2018). Gegenüber dem Jahreshoch 2022 war der Kobaltpreis zum Jahreswechsel bereits um mehr als 50 Prozent gefallen.

Allerdings: Die Zahl der weltweit gebauten Elektrofahrzeuge dürfte 2023 steigen - und damit auch die Nachfrage nach Kobalt, was für ein Ende des Preisrückgangs sprechen würde. Bei der Kobaltproduktion prognostiziert Fastmarkets einen Anstieg der Kobaltproduktion auf rund 209.000 Tonnen (nach 190.000 Tonnen in 2022). Bei einer geschätzten Kobaltnachfrage von 194.000 Tonnen ergäbe sich ein Angebotsüberhang von 15.000 Tonnen.

Lässt sich Kobalt recyceln?

Kobalt lässt sich recyceln, wobei damit vor allem das Kobalt aus gebrauchten Lithium-Ionen-Akkus gemeint ist. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat das Projekt RecycleMat gestartet. Es befasst sich mit Verfahren, wie sich Materialien aus Batterieelektroden wieder aufbereiten lassen.

So will der Elektronikriese Apple nach eigenen Angaben beispielsweise bis 2025 zu 100 Prozent recyceltes Kobalt in allen von Apple entwickelten Batterien, Magneten und Leiterplatten einsetzen. Auch BMW hat zusammen mit einem chinesischen Partner ein Verfahren zum Recycling von Kobalt, Nickel und Lithium aus E-Auto-Batterien gestartet.

Auch H.C. Starck Tungsten Powders forscht an einem neuen Verfahren zum Recycling von Kobalt, allerdings aus Metallschrotten. Diese enthalten in der Regel zwischen fünf und 20 Prozent Kobaltanteile.

Importe von kobalthaltigen Waren

Tabelle mit den Importen kobalthaltiger Waren nach dem HS-System weltweit und in Deutschland im Jahr 2016
Importe kobalthaltiger Waren weltweit und nach Deutschland. (Bild: TECHNIK+EINKAUF mit Daten der BGR)

Kobalt: Wer beliefert wen?

März 2022: VW unterzeichnet Absichtserklärung mit Huayou und Tsingshan, um zunächst die Nickel- und Kobaltversorgung sicherzustellen Westlicher OEM investiert direkt in den Upstream in Indonesien.

April 2022: Glencore unterzeichnet einen mehrjährigen Vertrag mit General Motors (GM) über Kobalt von Murrin Murrin.

April 2022: LG Energy Solutions investiert 9 Milliarden US-Dollar in die Batterielieferkette in Indonesien.

Juni 2022: Management unterzeichnet Mehrjahresvertrag mit Renault. Juli: Ford beteiligt sich mit Vale & Huayou am Pomalaa HPAL-Projekt.

Juli 2022: Tochtergesellschaft von CATL (Sichuan CATL) sichert sich 25 Prozent der Anteile an CMOC - zusätzlich zum 25-prozentigen Anteil, der 2021 am Kisanfu-Projekt erworben wurde.

Oktober 2022: Stellantis unterzeichnet Absichtserklärung mit GME Resources über zukünftige Nickel- und Kobaltmengen aus einem Entwicklungsprojekt in Westaustralien.

Oktober 2022: GM sichert sich Anteile an Queensland Pacific Metals.

Portrait Dörte Neitzel Redakteurin Technik+Einkauf
(Bild: mi connect)

Die Autorin: Dörte Neitzel

Dörte Neitzel ist Wissens- und Infografik-Junkie vom Dienst. Dinge und Zusammenhänge zu erklären ist ihr Ding, daher beschreibt sie sich selbst auch gern als Erklärbärin mit Hang zur Wirtschaft – was einem lange zurückliegenden VWL-Studium geschuldet ist. Nach einigen Stationen im Fachjournalismus lebt sie dieses Faible bevorzugt auf der Webseite der TECHNIK+EINKAUF aus und taucht besonders gern ab in die Themen Rohstoffe und erneuerbare Energien.

Privat ist Südfrankreich für sie zur zweiten Heimat geworden, alternativ ist sie in der heimischen Werkstatt beim Schleifen, Ölen und Malern alter Möbel zu finden oder in südbayerischen Berg-und-See-Gefilden mit Hund im Gepäck unterwegs.

Übersicht: Das müssen Sie über Kobalt wissen

Zusammenfassung der Informationen über Kobalt im Text
(Bild: TECHNIK+EINKAUF mit Daten der BGR und der USGS)

Immer informiert mit den Newsletter von TECHNIK+EINKAUF

Hat Ihnen gefallen, was Sie gerade gelesen haben? Dann abonnieren Sie unseren Newsletter. Zwei Mal pro Woche halten wir Sie auf dem Laufenden über Neuigkeiten, Trends und Wissen rund um den technischen Einkauf - kostenlos!

Newsletter hier bestellen!

Sie möchten gerne weiterlesen?