Chemisches Allerlei

Wissen / 22.06.2019 • 16:00 Uhr / 3 Minuten Lesezeit
Welche Stoffe braucht man insgesamt, um die „Batterie der Zukunft“ zu betreiben? REUTERS

Was im Lithium-Ionen-Akku drin ist und woher es kommt.

Schwarzach Wie angekündigt, soll heute der Inhalt eines Lithium-Ionen-Akkus betrachtet werden. Welche Stoffe braucht man insgesamt, um die „Batterie der Zukunft“ zu betreiben? Das namengebende Lithium ist dabei noch das geringste Problem. Das Leichtmetall kommt in Mineralen vor, gewonnen wird es aber hauptsächlich aus dem Grundwasser von Salzseen in Südamerika.Man pumpt es hoch und lässt es in Becken verdunsten. Es liegt als Lithiumchlorid vor, ein Verwandter des Kochsalzes. Durch Versetzen mit Natriumkarbonat (Soda) entsteht Lithiumcarbonat. Die Soda macht man aus Ammoniak, Kohlendioxid und Natriumchlorid. Das Ammoniak bekommt man aus Synthesegas, das aus Methan (Erdgas) und Luft entsteht, Kohlendioxid wird vorher mit Methanol abgeschieden, das praktischerweise auch aus Synthesegas gewonnen wird. Das Lithiumcarbonat, das wir jetzt endlich haben, wird nun wieder mit Salzsäure in reines Lithiumchlorid umgewandelt – das hatten wir doch schon? Ja, aber nicht rein! Technische Salzsäure entsteht als Nebenprodukt bei der Chlorierung in der organischen Chemie, dieses Riesenfass wollen wir hier nicht aufmachen und uns auf die Bemerkung beschränken, dass dabei Chlor zum Einsatz kommt, das erhält man aus Natriumchlorid (hatten wir schon) und elektrischer Energie. – Die brauchen wir auch beim nächsten Schritt, der Elektrolyse des Lithiumchlorids, um endlich ans Lithium zu kommen. Aber das Lithium ist noch nicht der Akku. Der hat eine Anode, eine Kathode, einen Elektrolyten und eine Membran. Wenn man alle diese Bauteile nach ihrer chemischen Herkunft aufschlüsselt, wie ich das eben beim Lithium getan habe, darf man viele Stunden in der chemischen Literatur verbringen – es geht ins Aschgraue!

Metallurgische Operationen

Zum Beispiel wird Graphit verwendet, Nickel, Mangan und Kobalt. Nickel kommt zusammen mit Kupfer und Eisen vor, die muss man abtrennen, das Rohnickel dann mit Strom in das reine Metall umwandeln. Auch Kobalt kommt zusammen mit Nickel vor, voneinander trennen muss man sie aber, was umfangreiche metallurgische Operationen mit einer ganzen Reihe von Hilfsstoffen erfordert. Weltmarktführer für Nickel ist ein Konzern in der sibirischen Stadt Norilsk, der am schlimmsten verschmutzte Ort in ganz Russland. Das meiste Cobalt kommt aus der Demokratischen Republik Kongo … überhaupt finden sich alle diese Materialien in Flächenstaaten, weit weg von Europa. Und dann der Elektrolyt! In die Bleibatterie hat man einfach Schwefelsäure gegossen, jetzt braucht es Lithiumhexafluorophosphat in Ethylencarbonat (nur als Beispiel) – für all dieses ganze Zeug braucht es Chemie in all ihrer Breite und Pracht! Eine Riesenindustrie mit enormem Energieverbrauch. – Benzin zu ersetzen, ist deutlich „chemischer“ als es aus Erdöl zu erzeugen. Christian Mähr