Herstellung von Akkus

Herstellung von Akkus – alles Wichtige auf einen Blick

Die Akku-Herstellung umfasst sämtliche Prozesse vom Abbau der Rohstoffe bis zum fertigen Akku-Pack.
Maschinelle Fertigung der Akkus findet überwiegend in China statt.
Probleme bei der Akku-Herstellung betreffen die verwendeten Rohstoffe und die Lieferketten.
Die Verwendung alternativer Materialien und der Aufbau einer eigenen Akku-Herstellung in Europa sind aktuelle Lösungsansätze.

Von den Materialien bis zum Produktionsprozess – die Akku-Herstellung im Überblick

Ohne Akkus ist unser modernes Leben kaum bis gar nicht vorstellbar. Schließlich stecken leistungsfähige Akkus heutzutage in fast jedem Gerät – vom Smartphone über den Staubsaugerroboter bis zum E-Bike oder E-Auto. Doch woher kommen eigentlich die verschiedenen Akku-Arten, die in Maschinen, Systemen und Fahrzeugen verbaut sind? Dieser Ratgeber liefert alle Infos über die Akku-Herstellung und deckt sowohl Probleme als auch Chancen auf.

Inhaltsverzeichnis

Wie werden Akkus hergestellt?

Der Prozess der Akku-Herstellung ist sehr komplex und in der Regel eine multinationale Angelegenheit, an der viele verschiedene Firmen beteiligt sind. Alles beginnt mit dem Abbau der benötigten Materialien. Je nachdem, was für eine Art von Akku hergestellt werden soll, sind das beispielsweise:

Lithium
Kobalt
Graphit
Mangan
Nickel

Hierbei handelt es sich um Rohstoffe, die teilweise nur in ganz bestimmten Regionen der Erde vorkommen, wo sie mühsam abgebaut werden müssen. Sobald das geschehen ist, werden die wertvollen Ressourcen weitertransportiert. Angekommen in den entsprechenden Unternehmen, werden aus den Rohstoffen schließlich die Bauteile gefertigt. Die meisten Arbeitsschritte erledigen Maschinen. Und das aus gutem Grund: Die Bauteile, die bei der Akku-Herstellung gefertigt werden, sind sehr filigran und teilweise beinahe schon mikroskopisch klein – hier liefern Maschinen einfach eine präzisere Arbeit ab.

Die einzelnen Komponenten werden zusammengefügt und getestet

Sobald die einzelnen Bauteile der Akkus fertig sind, werden sie Schritt für Schritt zu einer funktionsfähigen Akku-Zelle zusammengefügt. Danach beginnt direkt eine Testreihe. Schließlich muss sichergestellt werden, dass die Akku-Herstellung funktioniert und die Sekundärspeicher tatsächlich die gewünschte Leistung erbringen. Sobald die Tests positiv abgeschlossen wurden, geht es für die Akku-Zelle meist weiter ins nächste Unternehmen. Hier werden die Akku-Zellen zu fertigen Akku-Packs zusammengefügt, erhalten eine passende Hülle und ein integriertes Managementsystem. Erst danach werden die Akkus weitergeschickt – und zwar zu den Unternehmen, die sie in ihre Geräte und Fahrzeuge einbauen.

Probleme bei der Akku-Herstellung: Welche Kritikpunkte sind bekannt?

So wichtig und sinnvoll Akkus für unser modernes Leben sind, so kritisch muss der Prozess der Akku-Herstellung betrachtet werden. Und das aus mehreren Gründen. Wir stellen einige der aktuellen Probleme bei der Akku-Herstellung vor.

Problematische Rohstoffe bei der Akku-Herstellung

Es sind vor allem zwei Rohstoffe, die bei der Herstellung von Akkus als problematisch bewertet werden: Lithium und Graphit. Leider sind sie gleichzeitig die beiden wichtigsten Rohstoffe bei der Akku-Herstellung – der Großteil aller Lithium-Ionen-Akkus, die heutzutage produziert werden, kommt nicht ohne diese beiden Materialien aus.

Wichtig: Auch andere Akku-Rohstoffe sind als problematisch einzustufen – Kobalt beispielsweise wird unter menschenunwürdigen und extrem gefährlichen Bedingungen, teils sogar mit Kinderarbeit in Minen abgebaut.

Lithium und die Akku-Herstellung

Lithium ist ein Stoff, der praktisch nur in gebundener Form vorkommt. Deshalb muss die Substanz aufwändig abgebaut werden. Das geschieht heute größtenteils in Südamerika und Australien. In den südamerikanischen Ländern Chile, Argentinien und Bolivien erfolgt der Abbau in Salzsee-Solen. Für diesen Prozess wird eine enorme Wassermenge gebraucht – und das in einer Region, in der ohnehin immer häufiger Wasserknappheit herrscht. In Australien dagegen ist das Lithium aus Festgestein zu gewinnen. Genauer gesagt, steckt es im Mineral Spodumen. Um es zu gewinnen, ist ein aufwändiger Prozess vonnöten, bei dem risikobehaftete Reststoffe entstehen. Diese werden wiederum in einem Absetzbecken gelagert und bieten somit eine drohende Gefahr für die Umwelt vor Ort.

Wichtig: Lithium reagiert mit der Hautfeuchtigkeit – bei Berührung kann es zu starken Verätzungen und Verbrennungen kommen. Allein deshalb ist der Abbau für die beteiligten Arbeiter alles andere als risikofrei.

Graphit und die Akku-Herstellung

Neben Lithium spielt in vielen Fällen Graphit bei der Akku-Herstellung eine entscheidende Rolle. Dieser Stoff kommt natürlich vor, kann aber auch synthetisch hergestellt werden. Beide Varianten bergen teilweise beachtliche Risiken für die Umwelt. Bei der Herstellung von synthetischem Graphit ist der CO2-Fußabdruck bisweilen gravierend. Beim Abbau wiederum drohen Gesundheitsschäden für die Arbeiter. Zudem werden bei den Reinigungsprozessen diverse Säuren verwendet, die ein erhebliches Potenzial für Umweltschäden in sich tragen.

Problematische Lieferketten

Der größte Teil der globalen Akku-Herstellung findet in China statt. Das gilt sowohl für die Fertigung der Akku-Zellen als auch für die fertigen Akku-Packs. Diese Fokussierung der Akku-Herstellung auf mehr oder weniger ein Land der Welt hat gleich mehrere Nachteile. Einige davon wurden während der Corona-Pandemie schmerzhaft verdeutlicht: Weil die Produktion in China heruntergefahren wurde, kam es rund um den Globus zu gestörten Lieferketten. Das gilt übrigens nicht nur für die Akku-Herstellung, sondern auch für Computer-Chips und Halbleiter, wie sie beispielsweise in der Autoindustrie gebraucht werden.

Neben den logistischen Schwierigkeiten sind auch soziale Aspekte der Produktionskonzentration in China anzumerken. Die Bedingungen für die Arbeitnehmer vor Ort sind mit fairen Standards kaum vereinbar – für viele Hersteller von Geräten mit Akkus aus China birgt das nicht nur moralische Komplikationen, teilweise droht sogar ein Image-Verlust.

Info: Nicht nur die Akku-Herstellung ist problematisch. Auch die Entsorgung defekter oder veralteter Akkumulatoren erweist sich als Herausforderung. Das Akku-Recycling ist nämlich leider noch immer nicht so weit fortgeschritten, wie man es gern hätte. Doch auch hier sind viele kluge Köpfe am Werk, um die Entsorgung bzw. das Recycling von Akkus effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Lösungsansätze für die Probleme bei der Akku-Herstellung

Da es ohne Akkus nicht geht, die Akku-Herstellung aber in vielen Punkten problematisch ist, finden vielfach Bemühungen statt, die Produktion umweltfreundlicher und fairer zu machen. Verschiedene Lösungsansätze, die die Zukunft der Akku-Herstellung mitgestalten könnten, werden nachfolgend kurz vorgestellt.

Alternative Materialien für die Akku-Herstellung

Vor noch gar nicht allzu langer Zeit waren Nickel-Cadmium-Akkus der allgegenwärtige Standard. Heute findet man diesen Akku-Typ kaum noch in Geräten. Tatsächlich ist die Inverkehrbringung in Deutschland mittlerweile (bis auf einige Ausnahmen) verboten. Das liegt daran, dass Cadmium eine toxische Substanz ist. Durch die Entwicklung nachfolgender Generationen von Akkus sind die NiCd-Akkus aber ohnehin überflüssig geworden.

Das Beispiel zeigt, dass es durch die Entwicklung neuer Akku-Technologien möglich wird, problematische Materialien, die bei der Akku-Herstellung verwendet werden, zu ersetzen. Ähnliches zeichnet sich bei den derzeit gefragten Li-Ion-Akkus ab. So wird derzeit an Varianten getüftelt, bei denen Lithium durch Natrium ersetzt wird. Dadurch könnte nicht nur auf den Einsatz des fragwürdigen Materials verzichtet werden – die so gefertigten Akkus könnten außerdem mit einer längeren Lebensdauer und weniger Schwierigkeiten bei der Tiefentladung punkten.

Auch für Graphit wäre ein Ersatz denkbar: Silizium. Dieser Rohstoff lässt sich aus Sand gewinnen, und zwar deutlich schonender als es bei Graphit der Fall ist. Allerdings ist Sand als sogenannter Massenrohstoff ohnehin bereits ein knappes Gut. Würde jedoch die aus anderen Bereichen eintreffende hohe Nachfrage reduziert werden, könnte Silizium bei der Akku-Herstellung eine entscheidende Rolle spielen. Das Beispiel zeigt allerdings, wie eng die Verflechtungen aus Angebot und Nachfrage sowie einer nachhaltigen Förderung von Rohstoffen sind. Es genügt oft nicht, eine einzige Stellschraube zu verändern. Stattdessen muss global gedacht werden, um die Akku-Herstellung zu optimieren.

Aufbau einer Akku-Herstellung in Europa

Akkus für E-Autos, E-Bikes, Smartphones und Co. werden zukünftig nicht weniger wichtig. Im Gegenteil: Die Nachfrage steigt kontinuierlich und die empfindlichen globalen Lieferketten haben sich schon so manches Mal als Hindernis für die Akku-Herstellung erwiesen. Das ist nur einer der Gründe dafür, dass auch in Europa eine eigene Akku-Produktion aufgebaut werden soll. Kontrollierte Bedingungen, kurze Lieferketten, Unabhängigkeit – all das spricht für die Etablierung einer eigenen Akku-Produktion innerhalb Europas. Nach aktuellem Stand wollen mehrere Dutzend Hersteller von Akku-Zellen Standorte in Europa aufbauen. Das kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, einige der größten Probleme bei der Akku-Herstellung zu lösen.

Fazit: Die Akku-Herstellung befindet sich im Wandel

Akkus boomen und viele Unternehmen verdienen Milliarden mit der Herstellung der Sekundärbatterien. Viel zu oft geht dies jedoch zu Lasten der Umwelt und der Arbeiter. Für die Zukunft stehen deshalb einige Veränderungen ins Haus, damit die Produktion nachhaltiger, sicherer und auch günstiger wird. Von der Verwendung unbedenklicher, leicht verfügbarer Materialien bis hin zur Verlagerung der Produktionsstätten nach Europa ist vieles denk- und machbar. Und einige Veränderungen werden tatsächlich bereits mit großem Erfolg umgesetzt.