Kobalt (Co) ist ein konfliktreicher Rohstoff. Er ist gefährlich für die Umwelt, giftig für den Menschen, wird in Minen im Kongo von Kindern abgebaut und ist in NMC-Akkus anfällig für Überhitzung (thermisches Durchgehen).
Saint-Laurent, QC, 5. Januar 2021 – Manganese X Energy blickt auf ein Jahrzehnt zurück
Wir leben in außergewöhnlichen und spannenden Zeiten. Technologische Innovationen schießen wie Pilze aus dem Boden und werden mit Begeisterung aufgenommen. Die Generation der Millennials und die Generation Z spielen eine treibende Rolle in dieser Bewegung, und in jeder Branche ist ein Wandel bei den herkömmlichen Verfahren zu beobachten. Die Integration in Richtung einer modernen und fortschrittlichen Technologie verläuft aber alles andere als reibungslos. Es bedeutet, den Schmerz der Forschung, von Versuch und Irrtum, zu ertragen, gleichzeitig intensiv an der Entwicklung neuer Hard- und Software zu arbeiten, anschließend zu testen und die Technologie zuletzt mit der Fertigungslinie zu verschmelzen.
In der Transport- und Automobilindustrie ist es nicht anders. In nur wenigen Jahrzehnten hat das Ökosystem der Erde einen revolutionären Wandel vollzogen. Heute ebnen die Führungskräfte der Unternehmen den Weg für eine weitere radikale Innovation – die Entwicklung und Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen (EVs). Firmen wie Tesla sind das Gespräch der Stunde und der Mittelpunkt reger Aktivitäten. Im Jahr 2017 erklärte Elon Musk, Tesla würde letztendlich 10 bis 20 Gigafabriken auf der ganzen Welt errichten. Bisher sind bereits drei dieser Fabriken in Nevada, New York und Shanghai entstanden. Daneben hat GM ein neues Joint Venture mit LG Chem angekündigt, um seine eigene Gigafabrik für Batterien mit einer Jahreskapazität von 30 GWh in Ohio zu bauen. Volkswagen, einer der weltweit größten Autohersteller, will die Produktion von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren in einer seiner größten Fabriken in Deutschland komplett einstellen. Ab sofort sollen dort ausschließlich Elektroautos hergestellt werden. Drei weltweit führende Fahrzeughersteller setzen also einschneidende Maßnahmen, um Elektrofahrzeuge als zukünftige Favoriten des motorisierten Transports zu etablieren.
Wenn man den Experten Glauben schenken darf, dann wird sich dieser Fahrzeugtyp schon bald überall durchsetzen und eine neue Ära des motorisierten Transports einleiten. Die Batterie wird zu einem wesentlichen Bestandteil aller modernen Errungenschaften der Zukunft avancieren, ist aber auch der Hauptgrund dafür, dass die von der Branche propagierte Vision einer sauberen, zuverlässigen und sicheren Zukunft des elektromotorisierten Transports nur zögerlich angenommen wird. Die aus Mischoxiden bestehende Nickel-Kobalt-Mangan-Lithiumionenbatterie ist derzeit die beliebteste und bevorzugte Variante. Sehen wir uns aber die Grenzen des aktuellen Technologiefavoriten an, warum er nicht zwingenderweise die beste Wahl ist, und welche Maßnahmen unternommen werden, um eine bessere Alternative und optimierte Lösung anzubieten.
Lithiumionenbatterien und ihre Abhängigkeit von Kobalt
Lithiumionenbatterien sind das elektrochemische Wunderkind und bereits seit Jahren in Form von Einwegbatterien und Akkus erhältlich. Sie werden seit knapp fünfzig Jahren vermarktet und wurden in den 1970er Jahren aus durchaus triftigen Gründen unglaublich populär. Lithiumionenbatterien wurden als leistungsstark angepriesen und es wurde ihnen die unglaubliche Fähigkeit, riesige Energiemengen zu speichern, zugeschrieben. Wegen ihrer Beständigkeit, ihrer tausendfachen Wiederverwendbarkeit und ihres Fliegengewichts gegenüber herkömmlichen Batterien waren sie vom Markt bald nicht mehr wegzudenken. Diese wartungsarmen Energiewerkzeuge dienten und dienen für jede energiebezogene Anwendung, die man sich nur vorstellen kann – von den unzähligen banalen Spielsachen und Kleingeräten über die für den Arbeitsalltag notwendigen Smartphones, Desktops und Laptops bis hin zu High-Tech-Anwendungen wie Elektroautos, Elektroschiffen und Hubschraubern auf dem Mars. Tatsächlich wurde den Lithiumionenbatterien wegen ihrer Fülle an nützlichen Einsatzgebieten im Jahr 2019 der Nobelpreis in Chemie zuerkannt. Ihr globaler Marktwert lag im Jahr 2019 bei 36,7 Millionen Dollar und dürfte in den Jahren 2020 bis 2027 jährlich eine durchschnittliche Zuwachsrate von 18 % erreichen.
Diese brillanten und marktbeherrschenden Batterien mussten jedoch auch schon einiges an Kritik einstecken. Im Laufe der Jahre wurde die Abhängigkeit der Lithiumionenbatterien von Kobalt immer mehr zu einem ernsthaften Problem, nachdem Kobalt den energiesteigernden Hauptbestandteil in Lithiumionenbatterien darstellt. Kobalt ist der Hauptgrund für die Langlebigkeit der Batterie. Warum also wird behauptet, Kobalt hätte einen schlechten Einfluss auf Lithiumionenbatterien? Die Antwort ist in der Grundeigenschaft von Kobalt zu suchen. Trotz seiner Vorteile versuchen die Hersteller, Kobalt loszuwerden und nach Alternativen zu suchen, weil es Probleme gibt, Kobalt aus ethisch vertretbaren Quellen zu gewinnen.
Warum ist es so wichtig, kein Kobalt mehr zu verwenden?
Das globale Marktvolumen von Kobalt im Jahr 2017 betrug 99,3 Kilotonnen, und wird bis zum Jahr 2025 voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Zuwachsrate von 9 % verzeichnen. Sehen wir uns nun die Gründe dafür an, warum ein so dominierender Rohstoff wie Kobalt in der heutigen Zeit keine gute Wahl ist.
– Das glänzende, spröde Metallelement Kobalt (Co) birgt Gefahren
o Es ist eine bekannte Tatsache, dass Kobalt ein toxisches und instabiles bläulich-graues Element mit einer erhöhten Ereignisrate ist und das Risiko des sogenannten thermischen Durchgehens in kobalthaltigen Lithiumionenbatterien birgt. Wird Kobalt einem erhöhten Druck oder Hitze ausgesetzt, dann kann eine innere chemische Reaktion in Gang gesetzt werden. Solche Ereignisse beeinträchtigen die chemische Zusammensetzung der Batterie und lösen einen toxischen, unkontrollierbaren Totalbrand aus. Das Feuer kann nicht mit Wasser oder flammenhemmenden Substanzen gelöscht werden und könnte unter Umständen wochenlang dahinschwelen. Während des Brands entstehen laufend giftige Dämpfe. Sie werden es vielleicht selber schon erlebt haben: Sie steigen in ein Flugzeug und man sagt Ihnen, dass Ihr Mobiltelefon möglicherweise explodieren könnte.
– Kobalt ist gefährlich für die Umwelt und toxisch für den Menschen
o Während der gesamten Versorgungskette sind der Mensch und die Umwelt mit einer permanenten Bedrohung konfrontiert. In jedem einzelnen Stadium, von der Extraktion bis hin zum Recycling, sind Arbeiter, die mit kobalthaltigen Batterien hantieren, einem erhöhten Risiko von toxischer Belastung und möglichen Explosionen ausgesetzt. Berichten zufolge müssen Bergarbeiter in den Kobaltminen extrem belastende Arbeitsbedingungen ertragen, die bisweilen auch die Menschenrechte verletzen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass sie zahlreiche gesundheitliche Probleme davontragen, wie Atemnot, Asthma, Lungenentzündung, Herzerkrankungen und Dermatitis. Es wird auch über kleinere Bergbaubetriebe im Kongo berichtet, wo Kobalt in erster Linie über Kinderarbeit gefördert wird.
– Kobalt ist teuer
o Kobalt wird für die hohen Kosten der Nickel-Kobalt-Mangan-Lithiumionenbatterien in der Elektrofahrzeugindustrie verantwortlich gemacht. Kobalt ist nach wie vor der kostspieligste Bestandteil in der Batteriebranche, der verhindert, dass sich diese Batterien weltweit durchsetzen können. Neue Entwicklungen in der Batterietechnologie deuten auf Mangan als gangbare Alternative hin, die nur ein Zehntel von Kobalt kostet.
Wenn nicht Kobalt, was dann?
Nachdem Kobalt für Hersteller und andere Firmen nicht mehr die bevorzugte Wahl ist, sucht man in den letzten Jahren mit Hochdruck nach einem alternativen Ersatzrohstoff. Wissenschaftler an der Syddansk Universitet in Dänemark haben angeblich herausgefunden, dass ein neues Elektrodenmaterial, das Eisen, Mangan und Phosphor beinhaltet, die Leistung und Stärke der Batterien steigern könnte. Hersteller von Elektroautos sowie Hybrid-Elektrofahrzeugen und -Technologien wie Tesla, GM, LG und Volkswagen verstärken ihre Anstrengungen, um einen besseren, sichereren und funktionellen Ersatzrohstoff ohne Kobalt zu entwickeln. Zu diesem Zweck haben sie damit begonnen, auf eine solidere Anwendungsform von Mangan hinzuarbeiten.
Anlässlich des Battery Day im vergangenen September enthüllte Tesla eine kobaltfreie Lösung. Bei Teslas neuer Batterie würde man im Wesentlichen die Kosten der bestehenden Lithiumionenbatterie aus Mischoxiden von Nickel, Kobalt und Mangan senken, indem man Kobalt entfernt und den Prozentanteil von Mangan erhöht (Nickel 66 % und Mangan 33 %). Mit der neu entwickelten und für zukünftige Einsatzgebiete optimierten kobaltfreien Variante werden die Batteriekosten für sämtliche Elektrofahrzeuge und Hybrid-EVs erheblich sinken. Es ist an der Zeit, dass dieser Wandel Wirklichkeit wird.
Das kanadische Bergbauunternehmen Manganese X hat sich eine bequeme Lösung in 10 Meilen Entfernung von der Grenze der Vereinigten Staaten gesichert. Die Firma setzt sich für Mangan als Ersatzrohstoff für Kobalt ein und hat sich als Lieferant von Mangan sicheren und ethisch unbedenklichen Ursprungs für die Herstellung von Nickel-Mangan-Lithiumionenbatterien für den nordamerikanischen Markt positioniert.
Wie wirkt sich die Initiative für kobaltfreie Batterien auf die Zukunft aus?
Mangan ist eine sichere Alternative und eine umweltverträglichere Option. Der Rohstoff ist außerdem günstiger in der Anschaffung als Kobalt. Es wird allgemein angenommen, dass durch den Austausch von Kobalt die kinetische Reaktion der Batterie verlangsamt wird. Batterien auf Manganbasis gewinnen zunehmend an Popularität, da sie auch bei hohen Temperaturen außergewöhnliche Betriebsleistungen erbringen und im Markt für Elektrofahrzeuge und Hybrid-EVs eine höhere Kapazität und Leistung sowie größere Reichweiten mit dem Fahrzeug ermöglichen. Bis dato können sie am internationalen Markt mit einem beeindruckenden Leistungsprofil punkten. Analysten prognostizieren für den Manganbatteriemarkt ein globales Wachstum mit einer durchschnittlichen jährlichen Zuwachsrate von 7,12 % (Zeitraum 2018-2022).
Firmen wie Manganese X ist es zu verdanken, dass die kobaltfreie Initiative, die eine Versorgung mit Nickel-Mangan-Lithiumionenbatterien anstrebt, mit großer Spannung und Optimismus aufgenommen wird. Es haben sich damit zahlreiche Zukunftschancen für eine sicherere Umwelt eröffnet, die definitiv einen positiven Einfluss auf den Klimawandel haben werden. Die Initiative schützt gefährdete Arbeiter, indem sie grundlegende Menschenrechte für alle einfordert, insbesondere aber für die Kinder in den kongolesischen Minen, die von Bergbaukonzernen unter dem Deckmantel der Arbeitsbeschaffung in die Schuldknechtschaft gezwungen werden und wo die Minenbetreiber eine völlige Missachtung der Gesundheit und Sicherheit ihrer Arbeiter an den Tag legen.
Fazit
Abgesehen von all diesen Aspekten bieten sich für den elektromotorisierten Transport enorme Chancen. Erinnern Sie sich noch, wie die Automobilhersteller angesichts der Diskussion über eine neue Ära des elektromotorisierten Transports abgestoßen und entmutigt reagierten? Der Hauptgrund für die ablehnende Haltung der Industrie war die dürftige Auswahl an Komponenten, die einer globalen Unterstützung im Weg stand, sowie die kolportierten Dysfunktionalitäten rund um die Lithiumionenbatterie aus Mischoxiden von Nickel, Mangan und Kobalt (NMC). Der Ausschluss von Kobalt bringt neue Perspektiven mit einer Trendwelle für die Elektrofahrzeugbranche und den elektromotorisierten Transport.
Einer der Hauptgründe, warum die Verbraucher noch vor dem Kauf von Elektroautos zurückschrecken, ist der Anschaffungspreis. Diese Fahrzeuge sind modern, fortschrittlich, high-tech, bequem, umweltfreundlich – aber für die mittleren Einkommensschichten schlichtweg unerschwinglich. Laut Forbes kostet ein Elektroauto im Schnitt um 12.500 bis 19.000 Dollar mehr als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und ähnlicher Ausstattung. Der Haupteinflussfaktor bei der Preisgestaltung ist der Einsatz von Kobalt als primärer Bestandteil der Lithiumionenbatterie. Allerdings ist mit dem Ausschluss von Kobalt bereits ein erster positiver Schritt in Richtung der Akzeptanz durch die breite Masse gelungen. Damit erfolgt eine Änderung der Ausrichtung auf die Herstellung eines verbesserten Elektroautos oder Hybrid-Elektrofahrzeugs. Man mag dies als weit hergeholtes Hirngespinst abtun, aber es ist sicherlich ein lobenswerter Schritt, den man anerkennen muss.
Wenn Sie gerne mehr erfahren möchten über Mangansulfat MnSO4, das mit einen Reinheitsgrad von 99,95 % und einer sehr geringen Verunreinigungsrate einem hohen zukünftigen Extraktionsstandard entspricht, und über die Komplexitäten der kritischen Funktionsweise von Mangansulfat in der Verwendung als Vorstufe zur Kathode, dann statten Sie uns doch einen virtuellen Besuch auf der Webseite von Manganese X Energy Corp. ab!
Manganese X Energy Corp. (TSXV: MN) (FWB: 9SC2)( OTC : MNXXF) hat seinen Hauptsitz in Montreal (Quebec, Kanada) und ist im Besitz sämtlicher Rechte und Anteile am Konzessionsgebiet/Projekt Battery Hill (1.228 Hektar Grundfläche) in der kanadischen Provinz New Brunswick. Battery Hill befindet sich in strategisch günstiger Lage in nur 12 Kilometer Entfernung von der Grenze zum US-Bundesstaat Maine sowie in der Nähe bestehender Infrastruktureinrichtungen (Stromleitungen, Eisenbahnlinien und Straßenzugang). Es umfasst alle bzw. Teile der fünf Mangan-Eisen-Zonen Iron Ore Hill, Moody Hill, Sharpe Farm, Maple Hill und Wakefield. In seiner Masterarbeit über die Manganvorkommen im Gebiet von Woodstock berichtet Brian Way (2012), dass dieses Gebiet eine Reihe von gebänderten Eisenformationen beherbergt, die zusammen eine Ressource von rund 194.000.000 Tonnen ergeben und damit eines der größten Manganvorkommen in ganz Nordamerika darstellen.
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Quellen:
insideevs.com/news/435231/tesla-future-gigafactory-locations/
thenextweb.com/shift/2020/06/29/volkswagen-now-officially-runs-europes-bi
ggest-electric-car-plant/
www.pv-magazine.com/2020/01/30/for-a-bigger-battery-just-add-manganese/
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