Lithium oder Seltene Erden – wo liegt der Unterschied?

01.11.2022 | E-Mobility News | E-xpertise

Dass Lithium für den Bau von Akkus verwendet wird, ist den meisten klar. Dass der Rohstoff jedoch nicht zu den Seltenen Erden gehört, ist für Viele vielleicht neu. Bis Lithium in E-Akkus verbaut wurde, hat es bereits eine längere Strecke in der Geschichte hinter sich gebracht. Wo man es als chemisches Element und im Elektroauto findet, liest Du hier:

Elektroautos sind ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz – doch der Abbau von Lithium für die Batterien wird oft kritisiert. Im Mittelpunkt der Diskussion steht die Rohstoffgewinnung in südamerikanischen Salzwüsten. Fragen und Antworten für eine gut informierte Debatte.

Eine kompakte Chemiestunde rund um Seltene Erden

Wenn nicht im E-Akku, wo kommen Seltene Erden dann zur Anwendung? Seltene Erden werden in verschiedenen Produkten verbaut – als Beispiel können Geräte wie Smartphones und Notebooks, aber auch LED-Lampen und -Bildschirme genannt werden. Auch in Solar– und Windkraftanlagen finden Seltene Erden einen Platz. Aber auch in E-Fahrzeugen, genauer gesagt in Elektromotoren. Hier werden vor allem Neodym-Magnete verwendet – die stärksten Magnete der Welt. 

Lithium ist das leichteste Metall, das man auf der Erde finden kann und ein nicht nachwachsender Rohstoff. Allerdings gehört es – ebenso wenig wie Aluminium, Kobalt, Kupfer und Silizium – nicht zu den sogenannten Seltenen Erden. Spannend daran: Seltene Erden – zu denen 17 chemische Elemente zählen und die gar nicht so selten sind – sind eher in Verbrennern verbaut. Man findet sie zum Beispiel in Katalysatoren (Cer) und Zündkerzen (Yttrium) oder auch in Filtern (Lanthan).

Obwohl Lithium in den oberen Erdschichten durchaus häufig vorkommt und damit nicht selten auftritt, ist der Abbau komplex. Denn die Konzentration des Metalls in diesen Schichten ist sehr gering. Gut zu wissen: Für Mensch und Tier ist die niedrige Konzentration von Lithium positiv, denn das silberweiße Leichtmetall führt bei Hautkontakt zu schweren Verbrennungen. Jedoch ist Lithium nicht giftiger als jedes andere Metall.

Vom Schmiermittel zum E-Akku

Dass Lithium heute vor allem in Lithium-Ionen-Batterien zu finden ist, war natürlich nicht immer so. Bis kurz nach dem Zweiten Weltkrieg wurde es lediglich als Mineralöl zum Schmieren oder in der Industrie verwendet. Hier findet es nach wie vor zu 30 Prozent Verwendung – z.B. für die Produktion von Aluminium und Keramik. Größere Mengen an Lithium wurden abgebaut, als die Vereinigten Staaten Tritium, das aus Lithium gewonnen wird, für den Bau von Wasserstoffbomben benötigten. Die höhere Nachfrage lieferte den Startschuss für die günstige Lithiumgewinnung aus Salzlaugen.

Erst seit 2007 sind Batterien das wichtigste Segment der Lithium-Industrie und machen rund 37 Prozent der weltweit eingesetzten Menge des Rohstoffs aus. Deutlich leichter und langlebiger als konventionelle Nickelbatterien findet man Lithium-Akkus in E-Autos, Kameras, Laptops, Smartphones und Co.

Die größten Lithiumvorkommen

Das meiste Lithium findet man weltweit im sogenannten „Lithium-Dreieck“ in Südamerika. Zwischen den drei Ländern Bolivien, Argentinien und Chile wird die größte Menge des Leichtmetalls abgebaut. Besonders bekannt ist die Salar de Atacama, die sich im Norden Chiles befindet. Die drei Salzseen der Wüste bedecken das größte Lithium-Reservoir der Welt. Auch in Österreich ist Lithium zu finden – und zwar nicht zu knapp! Was Vielen nicht bekannt ist: Das größte Lithiumvorkommen Europas befindet sich auf der Koralpe.

Der Abbau von Lithium

Um Lithium abzubauen, bedient man sich gezielten Verdunstungsprozessen: Dafür wird die Salzlake in riesige, künstlich angelegte Becken gepumpt. Nach mehreren Schritten ist eine so hohe Lithium-Konzentration erreicht, dass Lithium-Karbonat erzeugt werden kann. Aus diesem wird sowohl Lithium als auch Kaliumchlorid gewonnen – letzteres findet in Düngemitteln und Medizinprodukten Verwendung.

Problematik beim Abbau: Die aktuelle Debatte

Der Lithiumabbau in der Atacama-Wüste steht immer wieder in der Kritik: Einheimische klagen über zunehmende Trockenheit und die Gefährdung der Viehzucht. Inwieweit die Trockenheit tatsächlich mit dem Lithiumabbau in der Gegend zusammenhängt, ist umstritten. Klar ist: Durch die Entnahme von Salzwasser strömt unterirdisch Süßwasser nach, was wiederum den Grundwasserspiegel beeinflusst. Davon ist vor allem die indigene Bevölkerung betroffen, die von der Viehzucht lebt. 

Auch wenn beim Abbau von Lithium keine Seen austrocknen, sondern bereits ausgetrocknete Seen dafür verwendet werden, ist die Lithium-Gewinnung wie jeder Rohstoffabbau ein problematischer Eingriff in die Umwelt. Derzeit arbeiten Forscher an möglichen Lösungen, um das verdunstete Wasser trotzdem noch nutzbar zu machen. Der nötige Strom könnte durch Sonnenenergie gewonnen werden, und davon gibt es in der Atacama-Wüste genug. Im Interesse der Industrie ist dieser Schritt jedoch nicht, da der Rohstoff teurer und der Gewinn geschmälert wird.

Lithium Batterien: Recycling & Lösungen

Moderne Lithium-Batterien sind komplex und enthalten verschiedene chemische Zusammensetzungen. Das macht eine klare Sammlung und Abfallgesetzgebung schwierig. Daher landet das meiste Lithium in Europa zum größten Teil in Müllverbrennungsanlagen oder Deponien – da die Entsorgung schlichtweg günstiger ist als das Recycling. Die giftigen, hochreaktiven und entflammbaren Eigenschaften von Lithium erschweren den Prozess zusätzlich.

Da der Bedarf an Lithium jedoch nur weiter zunehmen wird, sind effektive Rechtsvorschriften zu Sammlung, Entsorgung und Recycling seitens der EU nötig. Auch finanzielle Anreize zur Herstellung von nachhaltigen Geräten und Produktdesign sind hier mit von der Partie. Investitionen in Forschung und Entwicklung können die Wiederverwertung Lithium, Kobalt und weiteren Metallen, sowie seltenen Erden erleichtern und stärken.

Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus maximieren

Batteriezellen, die in Elektroautos zum Einsatz kommen, müssen hohen Anforderungen standhalten. So müssen sie sehr viel Leistung in kurzer Zeit aufnehmen und abgeben können und dabei ein ganzes Autoleben halten. Ab etwa 2.000 Ladezyklen nimmt die Kapazität eines neuen Akkus – und damit die Reichweite des E-Autos – nur moderat ab. Erst danach sinkt die Batteriekapazität deutlich schneller. 

Praxistests haben jedoch gezeigt, dass selbst sieben Jahre nach Start die durchschnittliche Speicherkapazität und Reichweite noch immer bei rund 93 Prozent liegt.

Das korrekte Laden und und die Pflege des Akkus hilft, damit das auch so bleibt:

• Ein Ladestand von 20 bis 80 Prozent ist ideal
• Tiefentladung vermeiden: das gilt vor allem bei E-Bikes
• Schutz vor extremer Hitze und extremer Kälte
• Lagerung im Winter in unbeheizten, trockenen Kellern damit du im Frühling wieder elektrisch durchstarten kannst

Weitere Tipps, wie du die Langlebigkeit deiner E-Akkus steigerst, haben wir in unserem Artikel „Wie du nachhaltiger mit deinen E-Akkus umgehst“ zusammengefasst.

Der aktuelle Beitrag der Industrie

Nicht nur Russlands Krieg gegen die Ukraine hat sich stark auf die Rohstoff- und Energiemärkte ausgewirkt. Auch der problematische Rohstoffabbau, die hohen Preise und die vielen Halbwahrheiten, die rund um Lithium und Seltene Erden kursieren, gefährden den Durchbruch der Elektromobilität.

Doch Autobauer wie BMW tun etwas dagegen. Der bayrische Automobilhersteller wird für die Produktion der Batteriezellen der „Neuen Klasse“ ab 2025 ausschließlich Rohstoffe einsetzen, die anteilig aus Sekundärmaterial bestehen – also recycletem Kobalt, Lithium und Nickel. Für die Produktion verwenden sie ausschließlich Grünstrom aus erneuerbaren Energien, was den CO2-Fußabdruck der Batteriezellenproduktion um 60 Prozent senkt. Die Metalle gewinnen sie aus zertifizierten Minen, um einen verantwortlungsvollen Abbau sicherzustellen.

Wir bleiben dran an den aktuellen Entwicklungen zum Thema, das uns als Konsument:Innen und E-nthusiast:innen natürlich alltäglich betrifft. Stay tuned!