Produktionstechnik 30. Jan 2023 Von Stephan W. Eder Lesezeit: ca. 9 Minuten

Wie das Lithium in die Batterie kommt

Der Weg vom präparierten Rohstoff aus der Lithiumgewinnung in eine Batteriezelle ist lang – und voller Hindernisse. Die zu umschiffen braucht es jede Menge Wissen und viel Erfahrung.

Vollautomatische Formierung von großen Lithium-Ionen-Zellen für die Elektromobilität im Batterieforschungsbereich des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm. Im Rahmen des Zellko-Batt-Projekts erweitert das ZSW seine seit 2014 bestehende Forschungsproduktion für große Lithium-Ionen-Zellen. Das im März 2020 gestartete Projekt soll diese Zellen für automobile Anwendungen optimieren und gleichzeitig die Kosten von Komponenten und Fertigungsprozessen senken.
Foto: ZSW

Riesige Trocknungsbecken mitten in der Wüste – es ist ein gigantischer Aufwand, die Rohstoffe für eine Lithium-Ionen-Batterie bereitzustellen, damit dann zum Beispiel Lithiumcarbonat vorliegt, mit dem die Batteriehersteller weiterarbeiten können. Bevor aber der eigentliche Hersteller der Batteriezellen loslegen kann, haben in der Regel weitere Spezialisten ihre Finger im Spiel: Die einen stellen das Grundmaterial für die Elektroden her, die anderen das für den Elektrolyten. Bei den Elektroden basiert die Anode standardmäßig auf Grafit – sprich: Da spielt Lithium keine Rolle. Das Alkalimetall steckt an zwei Stellen: in der Kathode und im Elektrolyten. Die Hersteller der Elektrolyten bringen Lithium als Leitsalz in den Elektrolyten ein, dort wird es unter anderem als LiPF6 genutzt.

Studium rund um die Batterietechnik an der Universität Bayreuth

Es sind Pulver, die dann für die Kathode weiterverarbeitet werden. In der Produktionschemie dieses Pulvers steckt der erste Schritt des Spezialwissens auf dem Weg vom Rohstoff Lithium hin zur Batterie. Der deutsche Chemieriese BASF und der belgische Rohstoff- und Materialspezialist Umicore zum Beispiel sind große europäische Player in diesem Markt, BASF etwa mit Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxiden (NMC-Oxide). Lithiumeisenphosphat und Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxide sind andere gebräuchliche Aktivmaterialien für die Kathode.

Batterie: Bei der Herstellung der Kathoden auf Basis von Lithium dreht sich alles um den „thermischen Prozess“

Aber was passiert jetzt bei diesen Spezialisten?

Zellfertigung und Zelltestung am Batterietechnikum des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), im Bild der händische Aufbau eines Elektroden-Separator-Stapels einer Lithium-Ionen-Zelle im Trockenraum. Foto: Markus Breig/KIT

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