Kann die Welt eine Batterie für Elektroautos ohne China herstellen?

Von Agnes Chang und Keith Bradsher 16. Mai 2023

Kobaltabbau

41 % in chinesischem Besitz

Kobaltraffinierung

73 % in China

Kathoden

77 % in China hergestellt

Kann die Welt eine Batterie für Elektroautos ohne China herstellen?

Anoden

92 % in China hergestellt

Batteriezellen

66 % in China montiert

Elektrische Autos

54 % in China hergestellt

Kobaltabbau

41 % in chinesischem Besitz

Anoden

92 % in China hergestellt

Kobaltraffinierung

Batteriezellen

66 % in China montiert

73 % in China

Elektrische Autos

54 % in China hergestellt

Kathoden

77 % in China hergestellt

Kobaltabbau

41 % in chinesischem Besitz

Anoden

92 % in China hergestellt

Batteriezellen

Kobaltraffinierung

66 % in China montiert

73 % in China

Elektrische Autos

54 % in China hergestellt

Kathoden

77 % in China hergestellt

Kobaltabbau

41 % in chinesischem Besitz

Anoden

92 % in China hergestellt

Batteriezellen

66 % in China montiert

Kobaltraffinierung

73 % in China

Elektrische Autos

54 % in China hergestellt

Kathoden

77 % in China hergestellt

Es handelt sich um einen der prägenden Wettbewerbe unserer Zeit: Die Länder, die Batterien für Elektroautos herstellen können, werden über Jahrzehnte hinweg wirtschaftliche und geopolitische Vorteile genießen.

Der einzige Gewinner ist bisher China.

Trotz westlicher Milliardeninvestitionen ist China so weit voraus – beim Abbau seltener Mineralien, bei der Ausbildung von Ingenieuren und beim Bau riesiger Fabriken –, dass der Rest der Welt möglicherweise Jahrzehnte braucht, um aufzuholen.

Laut Schätzungen der Beratungsgruppe Benchmark Minerals wird China bis 2030 sogar mehr als doppelt so viele Batterien herstellen wie jedes andere Land zusammen.

Hier erfahren Sie, wie China jeden Schritt der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien kontrolliert, von der Gewinnung der Rohstoffe aus dem Boden bis zur Herstellung der Autos, und warum diese Vorteile wahrscheinlich von Dauer sein werden.

China kontrolliert

41 % des weltweiten Kobalts

28 % Lithium

China kontrolliert

41 % des weltweiten Kobalts

28 % Lithium

Elektroautos verbrauchen aufgrund der Batterie etwa sechsmal mehr seltene Mineralien als herkömmliche Autos, und China kann entscheiden, wer die Mineralien zuerst erhält und zu welchem ​​Preis.

Obwohl China nur über wenige unterirdische Vorkommen der wesentlichen Inhaltsstoffe verfügt, verfolgt das Land eine langfristige Strategie, um sich einen günstigen und stabilen Vorrat zu erkaufen. Chinesische Unternehmen, die auf staatliche Unterstützung angewiesen waren, erwarben Anteile an Bergbauunternehmen auf fünf Kontinenten.

China besitzt die meisten Kobaltminen im Kongo, wo der größte Teil der weltweiten Versorgung mit diesem knappen Material für den gängigsten Batterietyp erfolgt. Amerikanische Unternehmen konnten nicht mithalten und verkauften sogar Minen an ihre chinesischen Kollegen.

Infolgedessen kontrolliert China 41 Prozent des weltweiten Kobaltabbaus und den größten Teil des Lithiumabbaus, der die elektrische Ladung einer Batterie trägt.

China kontrolliert

6 % des weltweiten Nickels

78 % Graphit

5 % Mangan

China kontrolliert

6 % des weltweiten Nickels

78 % Graphit

5 % Mangan

Die weltweiten Vorräte an Nickel, Mangan und Graphit sind viel größer und Batterien verbrauchen nur einen Bruchteil davon. Aber Chinas stetige Versorgung mit diesen Mineralien verschafft dem Land dennoch einen Vorteil. Laut Prognosen des Beratungsunternehmens CRU Group werden Chinas Investitionen in Indonesien dazu beitragen, dass das Land bis 2027 der größte Nickelkontrolleur wird.

Graphit wird hauptsächlich in China abgebaut. US-Produzenten synthetisieren Graphit zu viel höheren Kosten.

Auch westliche Länder besitzen Minen im Ausland und versuchen, mit China gleichzuziehen. Sie waren jedoch zurückhaltender, Geld in Länder mit instabilen Regierungen oder schlechten Arbeitsbedingungen zu stecken. Und sie haben ihre eigene Produktion nur langsam hochgefahren.

Es kann mehr als 20 Jahre dauern, bis eine neue Mine die volle Produktion erreicht. Obwohl die Vereinigten Staaten investieren, um ihre bedeutenden Lithiumreserven zu erschließen, sind diese Bemühungen auf eine Reihe lokaler und ökologischer Bedenken gestoßen.

China verfeinert

95 % Mangan

73 % Kobalt

70 % Graphit

67 % Lithium

63 % Nickel

China verfeinert

95 % Mangan

73 % Kobalt

70 % Graphit

67 % Lithium

63 % Nickel

95 % des Mangans werden in China raffiniert

73 % Kobalt

70 % Graphit

67 % Lithium

63 % Nickel

Unabhängig davon, wer die Mineralien abbaut, wird fast alles nach China verschifft, um dort zu Materialien in Batteriequalität verarbeitet zu werden.

Sobald das Erz aus dem Boden entnommen wird, wird es normalerweise pulverisiert und dann mit Hitze und Chemikalien behandelt, um die Mineralverbindungen zu isolieren. Der Prozess ist verschwenderisch: Kobalt erzeugt für jedes Pfund raffiniertes Kobaltpulver etwa 860 Pfund Abfallgestein.

Die Raffination erfordert enorme Mengen an Energie. Für die Herstellung von Batteriemineralien ist drei- bis viermal so viel Energie erforderlich wie für Stahl oder Kupfer. Die bevorzugte Form von Lithium muss beispielsweise erhitzt, gedämpft und getrocknet werden. Unterstützt von der Regierung mit billigem Land und Energie konnten chinesische Unternehmen Mineralien in größeren Mengen und zu geringeren Kosten raffinieren als alle anderen. Dies hat dazu geführt, dass Raffinerien andernorts geschlossen wurden.

Auch die Raffination verursacht häufig Umweltverschmutzung, und chinesische Raffinerien profitieren von weniger strengen Umweltvorschriften. Das Mahlen von Graphit verursacht Luftverschmutzung. Bei der Verarbeitung von Nickel entsteht giftiger Abfall, der in speziellen Anlagen im Meer oder unter der Erde entsorgt werden muss. Experten sagen, dass der Einsatz nachhaltigerer Methoden zur Verarbeitung von Batteriemineralien die Kosten in die Höhe treibt.

Heute verfügen die Vereinigten Staaten nur über geringe Verarbeitungskapazitäten. Der Bau einer Raffinerie dauert normalerweise zwei bis fünf Jahre. Die Schulung der Mitarbeiter und die Anpassung der Ausrüstung können zusätzliche Zeit in Anspruch nehmen. Australiens erste Lithiumraffinerie, die sich teilweise in chinesischem Besitz befindet, wurde 2016 genehmigt, konnte jedoch bis letztes Jahr kein Lithium in Batteriequalität produzieren.

China macht

77 % der Kathoden

92 % der Anoden

74 % der Separatoren

82 % der Elektrolyte

Beim Laden und Entladen bewegen sich Lithiumionen zwischen Kathode und Anode.

82 % der Elektrolyte

China stellt 74 % der Separatoren her

77 % der Kathoden

92 % der Anoden

Beim Laden und Entladen bewegen sich Lithiumionen zwischen Kathode und Anode.

China wurde unter anderem dadurch zum größten Batterieproduzenten, dass es herausfand, wie man Batteriekomponenten effizient und zu geringeren Kosten herstellen kann.

Die wichtigste Komponente ist die Kathode, die den Pluspol der Batterie darstellt. Von allen Batteriematerialien sind Kathoden am schwierigsten und energieintensivsten herzustellen. Bis vor einigen Monaten verwendete die gebräuchlichste Kathode eine Kombination aus Nickel, Kobalt und Mangan, auch bekannt als NMC-Kathoden. Diese Formel ermöglicht es einer Batterie, auf kleinem Raum viel Strom zu speichern und so einem Elektroauto eine größere Reichweite zu ermöglichen.

China hat in eine günstigere Alternative investiert, die mittlerweile die Hälfte des Kathodenmarktes einnimmt. Diese als LFP (Lithiumeisenphosphat) bekannten Kathoden verwenden weit verbreitetes Eisen und Phosphat anstelle von Nickel, Mangan und Kobalt.

Für westliche Länder ist LFP eine Möglichkeit, Engpässe in der Mineralienversorgung zu umgehen. Aber China produziert fast das gesamte LFP der Welt.

China macht 73 %

von NMC-Kathoden

99 % der LFP-Kathoden

China macht 73 % davon

NMC-Kathoden

99 % der LFP-Kathoden

Heute stellen die Vereinigten Staaten nur etwa 1 Prozent der weltweiten Kathoden her, bei denen es sich ausschließlich um NMC-Kathoden handelt. Amerikanische Unternehmen sind an LFP interessiert, müssen sich jedoch mit chinesischen Unternehmen zusammenschließen, die Erfahrung in der Herstellung haben.

Chinesische Unternehmen stellen die meisten anderen Komponenten der Batterie her. Sie dominieren die Produktion von Anoden, dem negativen Ende einer Batterie. China verkauft auch die meisten Separatoren, eine Schicht, die zwischen Kathode und Anode liegt, um Kurzschlüsse zu verhindern. Für die Leitfähigkeit werden Elektrolyte benötigt, die hauptsächlich aus Lithiumsalzen und Lösungsmitteln bestehen, und die vier größten Elektrolythersteller der Welt sind Chinesen.

China macht 66 % davon

die Batteriezellen der Welt

Kathode

2,8"

Separator

Anode

Jedes Auto hat Tausende von Zellen.

China macht 66 % davon

die Batteriezellen der Welt

2,8"

Kathode

Jedes Auto hat Tausende von Zellen.

Separator

Anode

China hat die meisten Elektroautos auf der Straße und fast alle von ihnen verwenden in China hergestellte Batterien. Im Jahr 2015 erließ Peking Maßnahmen, um ausländische Konkurrenten zu blockieren und die Verbrauchernachfrage zu steigern. Chinesische Batteriehersteller wie CATL und BYD wuchsen auf Kosten ihrer japanischen und südkoreanischen Konkurrenten und wurden zu den größten der Welt.

Acht Jahre später verfolgt die Biden-Regierung nun eine ähnliche Strategie, um die Batterieentwicklung in den Vereinigten Staaten voranzutreiben.

Aber in einem Geschäft mit enormen Kapitalkosten und geringen Gewinnmargen haben chinesische Unternehmen nach Jahren staatlicher Finanzierung und Erfahrung einen großen Vorsprung.

Die Batteriemontage ist komplex und technisch. Dazu werden Kathoden- und Anodenmaterialien auf dünnen Metallblechen befestigt, die jeweils etwa ein Fünftel der Dicke eines menschlichen Haares haben. Diese werden dann mit Separatoren gestapelt, mit Elektrolyten befeuchtet und aufgerollt. Der gesamte Prozess muss in Räumen stattfinden, in denen Luftpartikel und Feuchtigkeit minimiert werden.

Laut Heiner Heimes, Professor an der RWTH Aachen in Deutschland, kann China Batteriefabriken zu fast der Hälfte der Kosten bauen wie Länder in Nordamerika oder Europa. Die Hauptgründe: Die Arbeitskosten sind niedriger und es gibt mehr Gerätehersteller in China.

China stellt 54 % aller Elektroautos weltweit her

China stellt 54 % aller Elektroautos weltweit her

Amerikanische Investoren bleiben vorsichtig, wenn es darum geht, Geld in Elektrofahrzeuge zu stecken. Herkömmliche Autos sind immer noch sehr profitabel, amerikanische Arbeiter müssen in neuen Fähigkeiten geschult werden und die Anreize der US-Regierung zur Unterstützung der Elektrofahrzeugindustrie könnten mit der nächsten Präsidentschaftswahl verschwinden.

Nach Angaben des Center for Strategic and International Studies hat China mehr als 130 Milliarden US-Dollar für Forschungsanreize, Regierungsverträge und Verbrauchersubventionen ausgegeben. Käufer von Elektroautos in China erhalten Steuernachlässe, eine günstigere Fahrzeugzulassung, bevorzugtes Parken und Zugang zu einem umfassenden Ladenetz. Chinas Investitionen haben es dem Land ermöglicht, in Produktion, Ausrüstung und Produktdesign weltweit führend zu sein.

Experten sagen, dass es für jedes andere Land nahezu unmöglich ist, in der Batterielieferkette unabhängig zu werden, unabhängig davon, ob es billigere Arbeitskräfte hat oder andere globale Partner findet. Unternehmen auf der ganzen Welt werden Partnerschaften mit chinesischen Herstellern anstreben, um in die Branche einzusteigen oder dort zu expandieren.

„Es gibt keine Möglichkeit, bei Elektrofahrzeugen erfolgreich zu sein, ohne direkt oder indirekt mit China zusammenzuarbeiten“, sagte Scott Kennedy, ein leitender Berater bei CSIS

Zu den Bergbau- und Raffineriedaten: Der Eigentumsanteil basiert auf den geschätzten Produktionsmengen multipliziert mit dem Eigentumsanteil, der anhand von Unternehmensunterlagen und Unternehmensmitteilungen bestimmt wird. Das Herkunftsland des Eigentümers richtet sich nach dem Standort des Firmensitzes. Die Produktionsmengen werden an den Mineralertrag je Ressourcentyp angepasst und Produktionsprognosen berücksichtigen Projektrisiko, Machbarkeit und Marktbedingungen.