Lithiumbatterien versprechen eine neue Ära umweltverträglicher Verkehrslösungen
15 Mar 2017
Lithium ist das leichteste bekannte Metall. Das dritte Element im Periodensystem ist ein unverzichtbarer Bestandteil zahlreicher elektronischer Geräte in der modernen Welt. Lithiumbatterien übernehmen die Stromversorgung vieler elektronischer Geräte in Medizin, Industrie und im Verbrauchersegment, können aber auch als Stromspeicher genutzt werden, wenn gerade über den Bedarf hinaus Strom erzeugt wird. Die größten Auswirkungen auf den weltweiten zukünftigen Lithiummarkt sind jedoch von den Lithium-Ionen-Batterien in den Elektro- und Hybridfahrzeugen zu erwarten. Kein Wunder also, dass das silberweiße, hochreaktive Metall im englischen Sprachraum oft auch als „weißes Erdöl“ bezeichnet wird.
Zahlreiche Anwendungsgebiete für Lithium
Lithium wird als Energiespeicher und zur Herstellung von Legierungen für Flugzeugteile oder für die Raumfahrt eingesetzt und kommt in Verbindungen vor, die für feuerfestes Glas, keramische Materialien oder Industrieschmiermittel benötigt werden. Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien haben die Gestaltung von Verbraucher- und Industrieprodukten, beispielsweise Akkuwerkzeugen oder tragbaren elektronischen Geräten wie Smartphones und Tablets, revolutioniert. Darüber hinaus dienen Lithiumbatterien als Energiespeicher. Sie speichern den Strom, der von nachhaltigen Solar- und Windkraftanlagen erzeugt wird. Das wohl interessanteste Einsatzgebiet für Lithium sind jedoch die Lithium-Ionen-Batterien, die in der Automobilindustrie gerade eine echte Revolution bei den Elektro- und Hybridfahrzeugen der nächsten Generation einläuten.
Explodierender Markt für Elektrofahrzeugbatterien
Ganz ohne Zweifel wird die Nachfrage nach Lithium für den Elektrofahrzeugmarkt sprunghaft ansteigen. Analysten zufolge dürfte der weltweite Markt für Lithium-Ionen-Batterien von 29,68 Mrd. US-Dollar im Jahr 2015 auf 77,42 Mrd. US-Dollar im Jahr 2024 wachsen. Laut einer Studie werden im Jahr 2040 bereits 35 % aller verkauften Neuwagen Elektrofahrzeuge sein. Der Elektrofahrzeughersteller Tesla aus den USA erwartet nach eigener Aussage eine Steigerung seines Produktionsvolumens auf 500.000 Elektrofahrzeuge jährlich. Derzeit errichtet das Unternehmen in Nevada die so genannte Tesla Gigafactory als Fertigungswerk für die Lithium-Ionen-Batterien, die es in seine Elektrofahrzeuge einbaut.
Batterietaugliches Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid werden für die Herstellung der verschiedenen Typen von Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Elektroautos werden als Transportmittel auch für den Massenmarkt immer attraktiver, denn die Entwicklung verbesserter Lithium-Ionen-Batterien verspricht höhere Leistung und Energiedichte und damit eine schnellere Beschleunigung ebenso wie eine größere Reichweite der Fahrzeuge.
Lithiumgewinnung aus Felsgestein und unterirdischen Salzseen
Lithium kommt in der Natur nicht als reines Element, sondern nur in Mineralien gebunden vor, die unter anderem in Felsgestein und in Mineralseen zu finden sind. Derzeit stammen etwa 70 % des weltweit geförderten Lithiums aus Mineralsalzen in unterirdischen Salzseen. Die größten bekannten Lithiumvorkommen befinden sich in Soleablagerungen unter der Oberfläche von Salzebenen in Bolivien, Chile, Argentinien und China, unter anderem im chilenischen Teil der Atacama-Wüste. Die übrigen 30 % Lithium werden bergmännisch abgebaut und stammen aus Spodumen-, Petalit- und Lepidolith-haltigen Minerallagerstätten in Eruptivgesteinen, vorwiegend in Australien.
GEA hat in Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie wichtige Verdampfungs-, Kristallisations- und Trocknungstechnologien für die Gewinnung von Lithium aus Solekonzentraten oder Spodumen entwickelt. Unser Portfolio umfasst Abscheide- und Membranfiltrationssysteme zur Abtrennung von Verunreinigungen, Zentrifugalseparatoren für Feststoffe und Flüssigkeiten sowie Techniken zur Konzentration, Reinigung und Wirbelschichttrocknung von Lithiumsalzverbindungen. Darüber hinaus ist GEA weltweit führend in der Sprühtrocknung batterietauglicher Pulver für hochmoderne Materialien zur Herstellung von Lithiumbatterien.
„GEA bietet ein sehr breites Portfolio von Technologien an, die die gesamte Produktionskette von Lithium abdecken“, so Niels Erik Olsen, Vorstandsmitglied bei GEA und zuständig für den Bereich Business Area Solutions.
Bei der Sprühtrocknung von Materialien zur Herstellung von Lithiumbatterien gibt es keine Einheitslösung. Vielmehr entwickeln Techniker von GEA, die auf die Verarbeitung von Pulvern spezialisiert sind, maßgeschneiderte Lösungen für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete und Spezifikationen und testen die Prozesse mittels umfassender Versuchsreihen in Pilotanlagen, um eine stets gleichbleibende Pulverqualität zu gewährleisten.
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