Lithium-Ionen-Batterien entwickeln sich zu entscheidenden Komponenten für die Energiespeicherung!
Lithium-Ionen-Batterien sind kein neues Konzept. Sie werden schon seit langem als Energiequelle in tragbaren elektronischen Geräten eingesetzt. Die Sony Corporation war das erste Unternehmen, das Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 1991 kommerzialisierte, was andere Hersteller von Unterhaltungselektronik dazu veranlasste, diesem Trend zu folgen. In den letzten Jahren hat sich die Lithium-Ionen-Batterie auf dem Markt für Elektrofahrzeuge durchgesetzt und ihn im Sturm erobert. Der Erfolg von Lithium-Ionen-Batterien in allen Bereichen ist hauptsächlich auf die höhere gravimetrische und volumetrische Energie zurückzuführen, die Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen wiederaufladbaren Batterien bieten. Aufgrund dieser potenziellen Vorteile ist die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien von einer Produktionsbasis von 19 GWh im Jahr 2010 auf eine Produktion von 160 GWh im Jahr 2019 gestiegen. Im Dezember 2019 erreichte die Zahl der geplanten Lithium-Ionen-Batterie-Megafabriken 115. Der weltweit führende Hersteller von Elektrofahrzeugen und Batterien fügte im Jahr 2019 eine riesige Pipeline-Kapazität von 564 GWh hinzu, was einer globalen Gesamtmenge von 2068,3 GWh oder 40 Millionen Elektrofahrzeugen bis 2028 entspricht. Lithium-Ionen-Batterien werden hauptsächlich in Elektrofahrzeugen eingesetzt. 2019 wurden über 2,21 Millionen Energiefahrzeuge verkauft, verglichen mit 1,25 Millionen Einheiten im Jahr 2018. Dies zeigt deutlich, dass die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien in den kommenden Jahren steigen wird, da sich immer mehr Menschen einer nachhaltigen Entwicklung zuwenden. Der globale Markt für Lithiumbatterien wird voraussichtlich von 30 Milliarden US-Dollar im Jahr 2017 auf über 100 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 anwachsen. Früher waren es nicht die Lithium-Ionen, sondern das Lithiummetall selbst, mit dem die Wissenschaftler versuchten, die wiederaufladbaren Batterien herzustellen. Das Ergebnis war jedoch nicht zufriedenstellend, da Lithium die inhärente Instabilität des Lithiummetalls aufweist. Dann verlagerte sich der Forschungsschwerpunkt auf eine nichtmetallische Lithiumbatterie mit Lithium-Ionen.
Länder mit Lithiumreserven
Mit jedem Tag wächst die Nachfrage nach Lithium, da sich die Menschen immer mehr der schädlichen Auswirkungen der nicht erneuerbaren Energien bewusst werden. Es ist nicht falsch zu sagen, dass die Länder mit den größten Energiereserven in Zukunft den größten Beitrag zur Weltwirtschaft leisten werden. Chile verfügt über die mit Abstand größten Lithiumreserven weltweit. Chile verfügte im Jahr 2020 über geschätzte 9,2 Millionen Tonnen Lithiumreserven. Australien belegte mit geschätzten Reserven von 4,7 Millionen Tonnen den zweiten Platz. Australien war im Jahr 2020 das führende Land in Bezug auf die Lithiumminenproduktion und produzierte im selben Jahr 40.000 Tonnen Lithium.
Warum ist die Nachfrage nach Lithium-Ionen so hoch?
- Der Erfolg von Lithium-Ionen-Batterien in allen Bereichen ist hauptsächlich auf die höhere gravimetrische und volumetrische Energie zurückzuführen, die Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen wiederaufladbaren Batterien bieten
- Lithium-Ionen ist eine wartungsarme Batterie, was bedeutet, dass keine planmäßigen Zyklen erforderlich sind und die Selbstentladung weniger als halb so hoch ist wie bei Nickel-Cadmium-Batterien, was letztendlich dazu beiträgt, die Lebensdauer der Batterien zu verlängern
- Die Lithium-Ionen-Batterien bieten eine bis zu 10-mal längere Lebensdauer als Blei-Säure-Batterien. Sie bieten außerdem 80 % der Nennkapazität nach 2.000 Zyklen
- Im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien halten Lithium-Ionen-Batterien bis zu fünf Jahre länger. Der Hauptgrund dafür ist, dass Lithiumbatterien keine aktive Wartung erfordern
- Der wichtigste Faktor, der Lithium-Ionen-Batterien so wertvoll macht, ist, dass sich das Lithium mit hoher Geschwindigkeit laden und entladen kann, was dazu beiträgt, maximale Vielseitigkeit für alle Arten von Anwendungen zu bieten
Länder, die Lithium-Ionen-Batterien fördern.
Im Rennen um die Produktion von Batterien dominiert China den Markt mit 93 Gigafabriken, die Lithium-Ionen-Batteriezellen herstellen, verglichen mit nur 4 in den Vereinigten Staaten. Laut Benchmark Mineral Intelligence wird China bis 2020 voraussichtlich 140 Gigafabriken haben, Europa voraussichtlich 17 Gigafabriken und die USA nur 10. Wenn die prognostizierten Trends Realität werden, zeigt dies deutlich, dass die USA von anderen Ländern, hauptsächlich China, abhängig sein werden, um ihren Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien zu decken. Dies ist besonders dann nicht gut, wenn die Biden-Regierung verspricht, die saubere Energiewirtschaft anzukurbeln.
Ausblick 2021-2022
Da sich die Welt in Richtung einer nachhaltigen Entwicklung bewegt, finden immer mehr Unternehmen sowie die Regierung verschiedene Wege, auf denen die traditionellen fossilen Brennstoffe und Lithium-Ionen-Batterien als gute Option eingesetzt werden können. Dies zeigt deutlich, dass die Lithium-Ionen-Batterien in den kommenden Jahren ein exponentielles Wachstum erfahren werden.
Autor: Tinku Rai
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