Materialnachfrage

Im Jahr 2022 kamen 98 Prozent der Anodenmaterialien aus China, Japan und Korea. Ein Blick auf die größten Hersteller zeigt, dass alleine die vier größten Anodenhersteller aus China kommen und zusammen einen Marktanteil von über 50 Prozent erwirtschaften. Japan hatte im Vergleich dazu einen Marktanteil von 16 Prozent, Korea von 9 Prozent. In Europa gibt es lediglich sehr kleine Unternehmen mit global gesehen irrelevanten Marktanteilen.

Durchschnittliche Kosten für Anoden liegen heutzutage bei ungefähr 8.000-8.500 USD/t. Die Kosten gingen in den vergangenen Jahren von ca. 15.000 USD/t im Jahr 2010 kontinuierlich zurück. Auch in Zukunft kann sich dieser Abwärtstrend weiter fortsetzen. Im Jahr 2030 könnten Preise bei ca. 7.500 USD/t liegen. Bei einem Bedarf von heute ungefähr 550 kt Aktivmaterial bedeutet dies einen Umsatz der Hersteller von ungefähr 4,5 Mrd. USD.

Neben der aktuellen Herkunft der Materialien besteht bei Anoden, aber auch bei Kathoden das Interesse nach einer Analyse der einzelnen Zellchemien. Wurden noch vor zehn Jahren praktisch ausschließlich Graphitanoden eingesetzt, so ist der Anteil (neben einem sehr kleinen Anteil an Lithium-Titan-Oxid (LTO) Zellen Anfang der 2010er-Jahre) erst seit ca. 2018 durch eine großflächigere Beimischung von Silizium heruntergegangen. Silizium wird eingesetzt, um höhere Energiedichten des Aktivmaterials zu erreichen. Als Weiterentwicklung kann auch reines Lithium-Metall genutzt werden. Diese Zellen sind jedoch noch nicht auf dem Markt und werden (im Falle einer erfolgreichen Kommerzialisierung) erst in einigen Jahren großflächig zum Einsatz kommen.

Anders als bei Anodenmaterialien gibt es bei Kathodenmaterialien eine deutlich größere Auswahl an möglichen Zellchemien. Diese bestehen jeweils aus unterschiedlichen Materialkombinationen und unterscheiden sich teilweise stark in ihren KPIs, also beispielsweise Preisen oder zu erreichenden Energiedichten. Die letzten Jahre gab es eine starke Zunahme der Anteile von Materialien mit hohem Nickelanteil, also beispielsweise Kathoden aus Nickel, Mangan und Kobalt (NMC) und Nickel, Kobalt und Aluminiumoxid (NCA). Dies liegt primär an den durch diese Zellchemien möglichen hohen Energiedichten. Bei NMC-Materialien gibt es verschiedene Zusammensetzungen der drei Metalle. Je nickelreicher das Material, desto höher die zu erreichende Energiedichte und zudem die Einsparung des teuren Kobalts. Jedoch erfreut sich auch das Kathodenmaterial Lithium-Eisenphosphat (LFP) immer größerer Beliebtheit. Dieses hat in erster Linie Preisvorteile gegenüber den nickelreichen Komponenten. Da Batterieanwendungen immer weiter in den Massenmarkt vordringen, werden Kostenvorteile wichtiger und können so über die geringere Energiedichte des Materials hinweg das ausschlaggebende Kriterium für die Aktivmaterialwahl ausmachen. Früher gab es zudem noch Lithium-Manganoxide (LMO) und Lithium-Kobaltoxide (LCO). Diese sind jedoch aufgrund ihrer teilweise geringeren Energiedichte (LMO) bzw. des hohen Preises (LCO) nicht mehr Stand der Technik.

Wie bereits erwähnt verursacht das Kathodenmaterial die höchsten Kosten unter den Aktivmaterialien. Im Jahr 2010 lag der durchschnittliche Preis pro Tonne bei über 34.000 USD. Der Preis ist in den vergangenen Jahren kontinuierlich gesunken und liegt heute bei 20.000 - 25.000 USD/t. Diese Kostendegression wird sich in den kommenden Jahren etwas verlangsamen. Trotzdem könnte der Preis bis 2030 auf ca. 15.000-20.000 USD/t fallen. Durch den wachsenden Bedarf an Zellen wird aktuell ungefähr 1.600 kt Kathodenmaterial pro Jahr mit einem Wert von ca. 40 Mrd. USD für die Zellherstellung benötigt.

Aus europäischer Sicht gibt es einzig bei den Kathodenherstellern im internationalen Vergleich unter den vier betrachteten Komponenten größere bzw. relevante Player. So sind im Jahr 2022 die Firmen BASF aus Deutschland (<1 Prozent Marktanteil) bzw. Umicore aus Belgien (6 Prozent Marktanteil) wichtige Kathodenmaterialhersteller. Mit über 66 Prozent Marktanteil hat aber China den absolut gesehen größten Marktanteil (2022). Danach folgen Korea (19 Prozent) und Japan (7 Prozent).

Bei den Elektrolytmaterialien gibt es, anders als bei Anoden und Kathoden, keine Unterteilung in verschiedene Materialien. Seit Beginn der Kommerzialisierung von LIB kommt als Elektrolyt LiPF6 zum Einsatz. Der Markt wächst somit proportional zur Nachfrage der Batterien. Dem LiPF6 werden verschiedene Additive zugesetzt, um beispielsweise die Leitfähigkeit, die Lebensdauer, aber auch die chemische Kompatibilität zu erhöhen.

Der Gesamtbedarf an notwendigem Elektrolyt pro Jahr lag 2023 bei ca. 350 kt. Die Preisentwicklung gegenüber den Aktivmaterialien ist beim Elektrolyt deutlich statischer als bei Anode oder Kathode. Seit einigen Jahren liegt der Preis bei ca. 8000 USD/t und auch in naher Zukunft kann davon ausgegangen werden, dass dieser preisstabil bleibt. Damit liegt der Wert des im Jahr 2023 benötigten Elektrolyt bei ca. 3,5 Mrd. USD.

Hauptanbieter für Elektrolyt waren 2022 China (72 Prozent), Korea (12 Prozent) und Japan (16 Prozent). In Europa gibt es lediglich kleine Firmen und Start-ups, welche sich primär auf die Herstellung neuer Materialienrezepturen bzw. die Optimierung des Additiveinsatzes fokussieren.

Bei Separatoren gibt es eine Unterscheidung, gegeben durch den Herstellungsprozess, in Dry-Processing-Separatoren und Wet-Processing-Separatoren. Die hier dargestellten Größen stellen die Summe der beiden Separator-Gruppen dar. Die Separatoren bestehen zumeist aus Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE), welche als poröse Membran verarbeitet werden. Teilweise werden keramische Additive zugesetzt. Außerdem erfolgt ein Coating mit Aluminiumoxid.

Im Gegensatz zu Aktivmaterialien und Elektrolyt werden Produktionskapazitäten teilweise nicht nur in Tonnen, sondern in (Millionen) Quadratmetern (m² bzw. Mm²) berechnet. Diese Einheit kommt auch beim Preis zum Einsatz. Preise entwickeln sich so von knapp 3 USD/m² im Jahr 2010 zu momentan Kosten von etwas über 1 USD/m². Die Preisabnahme wird in den kommenden Jahren wohl mehr oder weniger stagnieren.

Abhängig vom verwendeten Aktivmaterial (und der entsprechend erreichten Energiedichte) werden pro produzierter kWh Batteriekapazität 9-11 m² Separatorfolie benötigt. Insgesamt beläuft sich der aktuelle Separatorbedarf auf über 150 kt.  Der Marktwert der Separatoren liegt gleichzeitig bei etwas unter 4 Mrd. USD.

Neben der hier auch wieder vorherrschenden Dominanz asiatischer Hersteller gibt es bei Separatorherstellern das Unternehmen Cellgard aus den USA, welches 2022 einen Marktanteil von 3 Prozent besaß. Daneben hatten China (55 Prozent), Japan (30 Prozent) und Korea (15 Prozent) abermals die größten Marktanteile.