Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe ist

eine technisch-wissenschaftliche Oberbehörde im

Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und

Energie (BMWi).

Britta Bookhagen

Deutsche Rohstoffagentur (DERA)

in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

Lithium als Grundlage für Elektromobilität – Fakten und

Trends

Wien, 23. November 2018

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Agenda

1. DERA (Aufgaben, Ziele, Arbeitsweise)

2. Batterierohstoffe: Lithium speziell

3. Batterierohstoffe allgemein: Co, Ni, Graphit, Mangan

4. Fazit

Gründung der DERA als Teil der Rohstoffstrategie der BReg

• 2010 Gründung als politische Reaktion auf den Rohstoffzyklus

• Forderung/Wunsch der Industrie

• Staatliche Einrichtung

Fachbereich der BGR: Finanzierung durch Haushaltsmittel

Geschäftsbereich des BMWi

Aufgaben und Leistungen der DERA

DERA-Kontaktbüro: Ad hoc Beratung zu (allen) rohstoff-

wirtschaftlichen Fragen

Rohstoffwirtschaft: Analyse und Bewertung von

Beschaffungs-risiken und Diskussion von

Ausweichstrategien

Rohstoffpotenzialbewertung: Bewertung von Rohstoff-

potenzialen zur Identifizierung neuer Liefer- und

Investitions-möglichkeiten

+ +

Beratungsleistungen der DERA zur nachhaltigen und sicheren Rohstoffversorgung

DERA Rohstoffmonitoring

Lithium Basics

Das Vorkommen von Lithium in der Erdkruste ist etwa

0,005 % (50 ppm) häufiger als Pb, seltener als Co

Lithium ist ein weiches, silbriges (Alkali-)Metall mit der geringsten

Dichte von allen Metallen (Raumtemp.).

Es reagiert heftig mit Wasser und an Luft.

DERA 2016 (Albemarle, Salar de Atacama)

Solevorkommen

(Salare)

DERA 2017 (Galaxy Resources, Mt. Catlin )

Festgestein

Lithium - Abbau

Angebot ca. 1:1

Lithium: Solevorkommen

Lithium: Festgesteine

DERA 2016 (Bikita, Simbabwe)

DERA 2017(Pilbara, Australien

Australien, Kanada, Simbabwe

Li-Abbau: Vergleich Kosten (in %)

Verwendung von Lithum

2016: approx. 38.000 t Li-Inh

Source: ROSKILL 2016

Warum Lithium für Batterietechnologien?

Lithium hat

- höchste elektrochemische Potenzial der Metalle (–3,05 V)

- höchste Kapazität (3.860 Ah/kg) der Metalle

Im Vergleich zu anderen Batterietypen weist die Lithium-Ionen-

Batterietechnologie (LIB) die höchste Energiedichte (ca. 250

Wh/kg), die längste Zyklenlebensdauer, den weitesten

Temperatureinsatzbereich und die geringsten Selbstentladeraten (1

– 2 %/a) auf.

Als Anodenmaterial in LIB kommt hauptsächlich Grafit bzw. grafitbasierte Stoffe zum Einsatz.

Für E-Mobilität

derzeit relevant

Li in Kathoden bspw. als

- Lithium-Kobalt-Oxide (LCO)

- Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt Oxide (NMC) 1:1:1, 5:3:2 (8:1:1)

- Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxide (NCA)

- etc…

Explorationsboom bei Lithium

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50

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250

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Mio

. U

SD

Explorationsausgaben Lithium

• Preisanstieg sorgte für Erkundungsboom

Zusammenfassung Lithium

• Lithium Markt sehr dynamisch in den letzten Jahren

• Aufgrund seiner Eigenschaften wird Lithium eine Schlüsselrolle

bei LIB behalten

• Nachfrage für Lithium könnte sich verdoppeln oder verdreifachen

zwischen 2015 and 2025.

• Angebot könnte sich um Faktor 2,5 – 3,6 bis 2015 erhöhen

• Recycling: Angebot aus sekundären Quellen bisher noch nicht

relevant aber wird zunehmen (aus LIB werden derzeit

hautpsächlich Ni, Co, Mn recycelt)

• China ist derzeit der bei weitem wichtigste Verkaufsmarkt für

E-Mobilität. Daher werden die Entwicklungen in China den

globalen Markt stark lenken

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© Fotolia.com© Fotolia.com

Elektromobilität

Li, Co, Ni, Mn, Graphit

Cu

Foto: Fotolia

Rohstoffe für die E-Mobilität

Traktionsbatterie:

Lithium, Kobalt,

Nickel, Graphit,

ManganPowertrain:

Kupfer, Seltene

Erden (Neodym,

Dysprosium)

Quelle: BMW

Leichtbau:

Aluminium,

Magnesium, CFK

• Deutschland ist bei fast

allen diesen Rohstoffen

auf Importe angewiesen.

• Recycling und

Sekundär-rohstoffe

tragen in Zukunft zum

Angebot bei - heute ist

das Angebot jedoch

(noch) limitiert.

Internationaler Wettlauf

um Rohstoffe!

Rohstoffbedarf für Batterie (~230 kg)

35 kg Graphit,

je 12 kg Nickel, Kobalt, Mangan,

6 kg Lithium,

+ Kupfer + Aluminium

(mehr Cu als Li in Batterie!)

Elektrotechnik:

Si, Ga, Ge

Nachfrage nach bestimmten Rohstoffen durch E-Mobilität wird steigen

Lithium-Ionen-Batteriekapazität in GWh Rohstoffbedarfe der E-Mobilität* im Jahr

2025 gemessen an heutiger Produktion:

• Lithium: 200%

• Kobalt: 70%

• Graphit: 50%

• Nickel: 25%

*Basis: 10 Mio. EV mit 50 kWh bis 2025

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20.000

40.000

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-

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35.000

40.000

US

D/t

Lith

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US

D/t

LITHIUM: Lithium-Carbonate, min. 99-99.5 % Li2CO3, large contracts, USA, delivered continental

Lithium carbonate min 99.5% ex-works China C

Cobalt Sulfate [99.8% calculated] Delivered China

KOBALT: LME, min. 99,8 %, cash, in LME warehouse

Preisentwicklungen

Materialkosten machen > 40-50% der Kosten von LIB Zellen aus

Lithiumcarbonate

Beispiel BMW i3:

~ 1.000 $ Co

~ 150 $ Li

Metallinhalte im Kathodenmix-EV: kg/kWh

Wegen Beschaffungsrisiken & Energiedichte: Trend geht zu nickelreichen

Kathoden

Wann kommen optimierten Zellen?

• Starke Nachfrage nach Nickel

• Kobaltfreie Kathode noch nicht in

Sicht

• Rasche Substitutionserfolge

ungewiss

Wert- und mengenmäßig sind

Kobalt und Nickel wichtiger als

Lithium: aber, jede Zellchemie, von

LFP bis NMC opt. ebenso wie Solid

State benötigt heute Lithium!

Markthochlauf der Elektromobilität wird auf Lithium-Ionen-Batterien basieren

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: Um

ico

re2017

Batteriegrößen: in kWh (Durchschnitt)

• Lithium-Ionen-Batterien mit einer flüssigen Kathode aus Nickel, Kobalt und Lithium und

einer Kohlenstoffanode werden bis 2025 für den Bereich der PKW dominieren.

• Festkörperbatterien (Solid-State) mit höheren Energiedichten werden nicht vor 2025 im

Massenmarkt erwartet.

• Im Bereich dieser Batteriegeneration sind asiatische Anbieter derzeit führend

„Reichen“ die Rohstoffe?

Begriff Reichweite ist statisch – nur Momentaufnahme

Geopotenziale

Nicht nachgewiesene,

aber geologisch

mögliche, künftig

gewinnbare Mengen

Ressourcen

Nachgewiesene, aber zur

Zeit technisch und/oder

wirtschaftlich nicht

gewinnbare Mengen

dynamische

Grenzen

Reserven

Zu heutigen Preisen

und mit heutiger

Technik wirtschaftlich

gewinnbare Mengen

Explorationsaktivitäten Technischer

Fortschritt

Rohstoff-

preise

Abhängig von

- Preisen

- Lagerstätte

- Techn. Fortschritt

(„Peak Oil“)

- ...

Geologische Verfügbarkeit

(Geostrategische) Faktoren

Länderkonzentration, Länderrisiko

Handelshemmnisse (Quoten, Zölle),

Infrastruktur

Konjunkturelle Entwicklung

Nachfrage, Megatrends, Marktdeckung

Substitutionsmöglichkeiten, neue

Technologien

Recycling und Ressourceneffizienz

Umwelt- und Sozialstandards

Transparenz und Nachhaltigkeit

Faktoren der Versorgungssicherheit (u.a.)

DERA Rohstoffliste: Screening der Angebotskonzentration

Risikogruppe 1

Risikogruppe 3

1.500

Länderkonzentration [HHI]

Gew

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[GL

R]

-0,5

0,5

2.500

HHI

(Herfindahl-Hirschmann-

Index):

Maß für die

Länderkonzentration

HHI > 2.500 konzentrierte

Märkte

GLR

(Gewichtetes Länderrisiko):

Governance Indikator

der Weltbank (WGI) gewichtet

mit Anteil der Produktion

GLR < -0,5 gelten als hoch

Bergwerksförderung:

Australien 40%,

Chile 36%, Argentinien

11%

Lithium

Bergwerksförderung:

Indonesien 21%,

Kanada,

Australien je 11%

Nickel

Bergwerksförderung:

Südafrika 30%, China

28%, Australien 12%

Mangan

Marktkonzentrationen im Bergbau allgemein hoch – Rohstoffe für

Elektromobilität keine Ausnahme

Bergwerksförderung:

DR Kongo 61%,

China 7%, Australien

4%

Kobalt

Bergwerksförderung:

China 70%, Indien 12%,

Brasilien 7%

Graphit

Bergwerksförderung:

China 85%, Australien

10%, Indien 3%

Seltene Erden

Märkte oftmals von nur einem Anbieter abhängig

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AUS

Bei 23 von 53 Bergwerksprodukten ist China größtes Bergbauland

Bei 21 von 26 Raffinadeprodukten ist China größter Produzent

Chinesisches

Auslandsengagement

vor allem bei

Lithium

Kobalt

um Abhängigkeiten

zu reduzieren.

„Selbst“ China muss seinen Rohstoffbedarf für die E-Mobilität durch Importe

decken

Lithiumkarbonat Nickelsulfat Kobaltsulfat Mangan Graphit

Verschnaufpause bei den Batterierohstoffen oder langfristiger Trend?

0,5

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3,5

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Lithium

Starker Nachfrageimpuls durch

Elektromobilität

Massiver Ausbau der Kapazitäten,

mittelfristig keine Angebotsdefizit

Hohe Angebotskonzentration der

Förderung und Weiterverarbeitung

3 Unternehmen kontrollieren 80 % der

Förderung

Wetten auf die Nachfrage

Graphit Kontrolle der Förderung und

Weiterverarbeitung durch China (70%)

Hohe Umweltbelastung in der

Weiterverarbeitung

Massiver Ausbau der Kapazitäten,

keine Angebotsdefizit im Bereich der

Bergwerksförderung

Zuletzt Preisanstieg bei Batteriequalität

Chinesische Marktmacht

Kobalt

Politische Unsicherheiten im Kongo

Imagerisiken durch Kleinbergbau

Hohe Länderkonzentration:

meiste Produktion kommt aus der DR

Kongo

Weiterverarbeitung findet

hauptsächlich in China statt

China investiert in Bergbau und

Weiterverarbeitung

Hohe Versorgungsrisiken

Nickel Niedrige Angebotskonzentration der

Förderung und Weiterverarbeitung

Li-Ionen Batterie wird größter Treiber

der Gesamtnickelnachfrage

Drosselung des Angebots an Nickel

Class 1 (Feedstock für NiSO4)

Neue Kapazitäten der

Weiterverarbeitung v.a. Fernost

Nickel Class 1 als Schlüssel

Hohe Versorgungsrisiken

Geringe

Versorgungsrisiken

Beurteilung der Beschaffungsrisiken

Beurteilung der Beschaffungsrisiken

Hohe Versorgungsrisiken

Geringe

Versorgungsrisiken

Hochtechnologie-

metalle

Silizium, Gallium, Germanium, Indium

China kontrolliert die Produktion seit

einigen Jahren

Projekte in ROW oftmals nicht

wirtschaftlich, bekommen chin.

Marktmacht zu spüren

Oftmals Überkapazitäten

Hohe Preisvolatilität

China, China, China

Hohe Marktmacht Chinas (>85 %),

sowohl im Bergbau als auch in der

Weiterverarbeitung

Illegaler Bergbau in China

Ungleiche Entwicklung: Starke

Nachfrage für Magnete trifft v.a.

Neodym und Praseodym

Konsolidierung der chin. SEE-

Marktes

Hohe Abhängigkeit

Seltene Erden

Unterexploriert? Hohe Nachfrage

trifft auf (temporären)

Investitionsstau

Primärangebot relativ diversifiziert

China baut Raffinadekapazitäten auf:

Markt für Kupferkonzentrat wird

enger

Angebotskonzentration der

Weiterverarbeitung moderat

Moderate Preisvolatilität

Wetten auf die Nachfrage

Kupfer

• Bergwerksförderung/Mining

• Batteriequalität

• Kathode, Anode, Elektrolyte

• Zellfertigung und

Batterieproduktion

• OEM

Werts

ch

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fun

g

Wertschöpfung der Batterie konzentriert sich in Asien

Kobalt: DR Kongo 61%, China 7%, Australien 4%

Graphit: China 70%, Indien 12%, Brasilien 7%

Lithium: Australien 40%, Chile 36%, Argentinien 11%

Kobalt und Graphit: v.a. in China

Lithium: Südamerika, USA, Südost-Asien

Mehr als 90 % der globalen Produktion von

China, Japan und Südkorea dominiert

Asien dominiert, wenige „etablierte“

Batterieproduzenten (rasch expandierende

Newcomer aus China)

Verantwortungsvoller Rohstoffeinkauf

32

Sonderfall Kobalt

– DR Kongo der größte Produzent, signifikanter Anteil wird

im Kleinbergbau gewonnen, dort sind Kinderarbeit und

andere Risiken relevant

– Industrie (Abnehmer) engagiert sich zum Thema, z. B.

Responsible Raw Materials Initiative

EU-Verordnung zur Sorgfaltspflicht

Transparente Wertschöpfungsketten

Mehr Infos auf www.bgr.bund.de unter EU-Sorgfaltspflichten in Rohstofflieferketten

Globale Kobaltversorgung hängt am Kongo – auch in Zukunft

Fazit: Primärförderung wird standhalten

• Durch die Elektromobilität wird die Nachfrage nach einigen mineralischen

Rohstoffen stark steigen

• Materialkosten machen einen erheblichen Teil der Batteriekosten aus. Ein

sicherer und wettbewerbsfähiger Rohstoffbezug ist daher von großer Bedeutung

• Batterierohstoffe sind aus geologischer Sicht nicht knapp. Temporäre

Angebotsdefizite können jedoch den Einkauf und das Risikomanagement vor

Herausforderungen stellen

• Asien drängt: Strategische Einkäufe (wohl staatlich protegiert), langfristige

Abnahmeverträge, Expansion heimischer Weiterverarbeitungskapazitäten

• Die Förderung und Weiterverarbeitung vieler Rohstoffe ist heute auf sehr

wenige Produzenten(-länder) konzentriert. Entsprechend hoch ist die

Marktmacht und die Abhängigkeit in den Lieferbeziehungen. Dies gilt

insbesondere auch für Rohstoffe die für eine „green-future-Vision“ wichtig sind

„Green Future“ gibt es nicht ohne neue Abhängigkeiten

• Wir sind bei fast allen

diesen Rohstoffen auf

Importe angewiesen

• Neue Abhängigkeiten

nicht ausblenden

Aktuelle DERA Detailstudien

– DERA-Rohstoffliste Dez 2018/Jan 2019

– Kobalt Dez 2018

– Tantal Nov 2018

– Gallium Nov 2018

– Lithium Jul 2017

– ...

frei verfügbar auf unserer Webseite

www.deutsche-rohstoffagentur.de

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Hardrock Deposits

- > 200 Li-containing minerals (> 0,002% Li2O); 25 Li-containing minerals (> 2% Li2O)

- Hardrock deposits contribute about 50 % of global supply.

No economic

importance

as of now.