Hybridakkus: Ein Ausweg aus der Lithium-Knappheit ohne Wunderakkus

Hybridakkus aus Lithium- und Natrium-Ionen-Akkus sind ein realistischer Weg, die Lithium-Abhängigkeit von E-Autos ohne Nachteile zu reduzieren. Aber es fehlt an Investitionen.

Eine Analyse von veröffentlicht am
CATL hat das Konzept der Hybridakkus schon im Juli präsentiert.
CATL hat das Konzept der Hybridakkus schon im Juli präsentiert. (Bild: CATL / Screenshot: Golem.de)

Lithium-Preise haben neue Allzeitrekorde erreicht.Die Akkuproduktion wird schneller ausgebaut als die Lithium-Produktion. Analysten erwarten in den nächsten Jahren eine stetig wachsende Lücke zwischen Angebot und Nachfrage. Warnungen davor gab es schon länger, aber das kurzzeitige Lithiumüberangebot nach der Knappheit von 2017 und 2018 sorgte für niedrige Preise und den Eindruck, dass keine neue Knappheit drohen würde.

Inhalt:
  1. Hybridakkus: Ein Ausweg aus der Lithium-Knappheit ohne Wunderakkus
  2. Zu niedrige Energiedichte ist ein falsches Argument
  3. Woher soll die Industrie so schnell Natrium-Ionen-Akkus bekommen?

Derzeit ist die Knappheit noch ein reines Kostenproblem. Lithium wird zu Preisen gehandelt, die rund 20 US-Dollar pro Kilowattstunde entsprechen - nach weniger als 5 US-Dollar noch vor einem Jahr. CATL, der größte Akkuhersteller der Welt, musste die Akkupreise letzte Woche um 20 Prozent anheben. Aber wegen der immer schneller wachsenden Nachfrage steigt in den nächsten Jahren auch das Risiko von Produktionsausfällen, wie in der Chipkrise. Alternativen zu Lithium-Ionen-Akkus gibt es, sie erreichen jedoch nicht ganz deren hohe Energiedichten. Inzwischen werden aber Hybridakkus aus mehreren Akkutypen entwickelt, mit denen sich in den meisten Elektroautos effektiv Lithium einsparen lässt.

Das Konzept der Hybridakkus als kommerzielles Produkt stammt aus China. CATL, der größte Akkuhersteller der Welt, hat das Konzept schon bei der Präsentation seiner ersten Natrium-Ionen-Akkus vorgestellt. Sie sollen zusammen mit Lithium-Ionen-Akkus verbaut werden und gegenseitig ihre Schwächen ausgleichen. Wo die Energiedichte der Natrium-Ionen-Zellen nicht reicht, können sie durch Anteile von Lithium-Ionen-Zellen im Akkupack erhöht werden. Umgekehrt funktionieren Natrium-Ionen-Akkus vor allem bei niedrigen Temperaturen besser, laden schneller, kosten weniger und benötigen kein Lithium. Je nach Verhältnis von Natrium- zu Lithium-Zellen können passende Eigenschaften erzielt werden.

Hybridakkus werden schon ausgeliefert

Schon im November will NIO die ersten Autos mit Lithium-Hybridakkus ausliefern. In den Akkupacks werden sowohl Akkuzellen mit Nickel-Mangan-Cobalt-Kathode (NMC) als auch Lithium-Eisenphosphat (LFP) verbaut. So kann der Hersteller die höhere Energiedichte und Kälteresistenz der NMC-Zellen mit den niedrigeren Herstellungskosten und dem geringeren Ressourcenverbrauch der LFP-Zellen kombinieren.

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Die eigentliche Entwicklung ist dabei ein Batteriemanagement-System, das flexibel genug ist, um gleichzeitig Akkuzellen unterschiedlicher Eigenschaften in einem Akkupack zu betreiben. Je nach geforderter Energiedichte und Leistung können verschiedene Anteile der jeweiligen Zelltypen in einem Hybridakku verbaut werden. Die Spielräume sind groß, schließlich verkauft fast jeder Hersteller Elektroautos in Varianten mit unterschiedlicher Akkukapazität. Je höher die Energiedichte sein soll, desto größer muss der Anteil der teureren NMC-Zellen im Hybridpack sein.

Inzwischen hat auch ein Unternehmen in den USA den Vorteil der Hybridtechnik erkannt und fängt mit der Entwicklung an - auch wenn es damit noch einige Jahre hinter der Konkurrenz aus China zurückliegt. Wegen der niedrigeren Energiedichte fehlt in Europa und Amerika allerdings weitgehend das Interesse an Natrium-Ionen-Akkus. Ihre Entwicklung wird nur von Startups vorangetrieben und nicht von den Marktführern, wie in China. Auch in Deutschland kommen sie etwa in staatlich geförderten Forschungsprojekten kaum vor.

Erneuerbare Energien und Klimaschutz: Hintergründe - Techniken und Planung - Ökonomie und Ökologie - Energiewende (Deutsch)

Europäische Hersteller sparen kein Lithium

Das Risiko von Produktionsausfällen durch Lithium-Mangel scheint in den Geschäftsplänen von europäischen und amerikanischen Autoherstellern noch keine Rolle zu spielen. Anders lässt sich nicht erklären, dass noch immer größere Autos mit höherer Akkukapazität und höherem Lithium-Verbrauch geplant werden. Die neuen Lithium-Festkörperakkus mit höherer Energiedichte würden das Problem sogar noch verschärfen. Sie benötigen je nach Bauweise rund 30 bis 50 Prozent mehr Lithium pro Kilowattstunde.

Hersteller versuchen derzeit, ihr Lithium hauptsächlich über Exklusivverträge mit Rohstofflieferanten zu sichern. Aber das treibt die Marktpreise für alle anderen Abnehmer noch weiter in die Höhe, ohne die Produktionsmengen an Lithium deutlich zu erhöhen. Für Natrium-Ionen-Akkus als Alternative gibt es hingegen kaum Geld. Die französische Firma Tiamat freute sich kürzlich etwa über fünf Millionen Euro, um die Produktion von Natrium-Akkus für Hybridautos mit Verbrennermotor starten zu können. Das ist Kleingeld in einer Branche mit dreistelligen Milliardenumsätzen.

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Zu niedrige Energiedichte ist ein falsches Argument 
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Firesign 15. Nov 2021 / Themenstart

CATL hält sich bei der Zyklenzahl bedeckt und spricht lediglich von einer "hervorragenden...

interlingueX 08. Nov 2021 / Themenstart

Meinst du das hier? https://www.boersennews.de/nachrichten/artikel/irw-news-graphene...

barni_e 08. Nov 2021 / Themenstart

Es ist die relevante Energiedichte.

Frank... 07. Nov 2021 / Themenstart

ja schon. Aber die wog 500kg und eine Energiedichte von 30 / 35Wh/kg (Akkupack...

Uberlord 07. Nov 2021 / Themenstart

Vielen Dank, sehr aufschlussreich! Ich finde die Na-Akku-Technologie extrem spannend, da...

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