Die Herstellung eines Akkus für Elektroautos (meist Lithium-Ionen-Akkus) ist ein komplexer Prozess, der mehrere Schritte umfasst. Hier sind die wesentlichen Phasen:
1. Rohstoffgewinnung
Die Hauptkomponenten eines Lithium-Ionen-Akkus sind:
- Lithium: Wird aus Salzseen (Lithium-Salare) in Ländern wie Chile und Argentinien oder aus Gestein abgebaut.
- Kobalt: Meist aus dem Kongo gewonnen.
- Nickel, Graphit und Mangan: Diese Metalle kommen in den Elektroden zum Einsatz.
2. Materialverarbeitung
Die abgebauten Rohstoffe müssen aufbereitet und verfeinert werden, um sie für die Herstellung von Akkukomponenten verwenden zu können:
- Kathodenmaterial: Die positiven Elektroden bestehen in der Regel aus Lithium-Kobalt-Oxid, Lithium-Eisen-Phosphat oder Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC).
- Anodenmaterial: Die negative Elektrode besteht normalerweise aus Graphit.
3. Zellherstellung
Ein Akku besteht aus vielen einzelnen Zellen, die zusammen ein Akkupack bilden. Die Zellproduktion erfolgt in folgenden Schritten:
- Elektrodenherstellung: Die Kathoden und Anoden werden durch Beschichtung eines Trägers mit einer Mischung aus den aktiven Materialien und einem Binder gefertigt.
- Separator: Zwischen die Anode und Kathode wird ein dünner Separator eingebracht, der den Stromfluss verhindert, aber den Ionenfluss zulässt.
- Elektrolyt: Der Elektrolyt wird hinzugefügt, um den Fluss von Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode zu ermöglichen.
4. Zellmontage
Die beschichteten Elektroden werden in eine zylindrische, prismatische oder pouchförmige Zelle eingerollt oder geschichtet. Danach werden die Zellen versiegelt.
5. Akkumodul- und Akkupackherstellung
Mehrere Zellen werden in einem Modul zusammengefasst. Diese Module werden dann zu einem Akkupack kombiniert. Dabei werden auch Batteriemanagementsysteme (BMS) integriert, die die Spannung, Temperatur und den Ladezustand überwachen.
6. Endmontage und Qualitätskontrolle
Am Ende werden die Akkupacks in das Elektrofahrzeug integriert. Vor dem Einbau durchlaufen die Akkus umfangreiche Tests und Qualitätskontrollen, um Sicherheit und Leistungsfähigkeit zu gewährleisten.
7. Recycling und Second Life
Nach dem Ende ihrer Lebensdauer können die Akkus recycelt werden, um wertvolle Rohstoffe zurückzugewinnen. Alternativ kann ein „Second Life“ für Akkus in stationären Energiespeichersystemen in Betracht gezogen werden, bevor sie endgültig recycelt werden.
Dieser Prozess ist energie- und ressourcenintensiv, weshalb Forschung und Entwicklung stark auf die Verbesserung der Effizienz und Nachhaltigkeit in der Batterieproduktion abzielen.
