Kobalt in Lithium-Ionen-Batterien
10 Fragen zum umstrittenen Rohstoff Kobalt

Warum ist Kobalt so wichtig für die Batterietechnik? Welche Probleme gibt es? Und warum brauchen auch Verbrennungsmotoren den seltenen Stoff? Wir beantworten alle wichtigen Fragen.

Kobalt
Foto: Getty Images

Was ist Kobalt?

Kobalt ist ein seltenes, ferromagnetisches und leitfähiges Metall. Es kommt in der Natur stets in Verbindung mit Nickel, häufig auch mit Kupfer, Silber, Eisen oder Uran vor. Insgesamt wird das nutzbare Kobalt-Vorkommen auf der Erde auf nur 25 Millionen Tonnen geschätzt. Es lagert hauptsächlich in der Demokratischen Republik Kongo und in Sambia. Abgebaut wird es allerdings auch über klassischen Bergbau in Kanada, Australien, Marokko, Kuba, Russland und den USA.

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Welche Rolle spielt Kobalt in Li-Ionen-Batterien?

Während der Minuspol von Lithium-Ionen-Batterien heutzutage hauptsächlich aus Graphit besteht (Kohlenstoff in ähnlicher Form wie eine Bleistiftmine), benötigten die Pluspole der Akkus kostbares Kobaltoxid als Trägerstruktur für die mobilen Litihum-Ionen. Kobalt ermöglicht dabei eine kompaktere Bauweise, eine höhere Leitfähigkeit und eine höhere Energiedichte als andere Materialien.

Der wichtigste Vorteil ist allerdings die thermische Stabilität. Kobalt verhindert, dass sich die Batteriezellen bei starker Wärmeentwicklung verformen oder gar schmelzen. Wärme entsteht beispielsweise beim Schnellladen, wenn gleichzeitig viele Litihium-Ionen aus dem Pluspol (Kathode) zum Minuspol (Anode) wandern. Umgekehrt lassen sich die Ladungsträger beim Entladen in der Kobaltoxid-Strukur nieder, wandern also zurück zum Pluspol.

In welchen Batterien wird Kobalt gebraucht?

Seit der Erfindung der Lithium-Ionen-Akkus ist Kobalt vom Pluspol der Batterien kaum wegzudenken. Industriell umgesetzt wurde die Herstellung zum ersten Mal Mitte der 1980er-Jahre in Japan. Akira Yoshino erhielt dafür 2019 den Nobelpreis für Chemie. Im Jahr 1991 brachte Sony die erste Videokamera mit Lithium-Ionen-Batterie auf den Markt. Seither sind solche Akkus in nahezu allen Batteriegeräten verbaut – vom Smartphone über Laptops, Akku-Bohrer oder Bluetooth-Boxen.

Der Kobaltbedarf rückte erst mit dem Aufkommen der Elektromobilität in den öffentlichen Fokus, da nun für die viel größeren Batterien deutlich größere Mengen nötig waren. Weil Kobalt schon immer teuer war, wurde bereits seit den 1990er-Jahren nach Alternativen gesucht. Mittlerweile ersetzen zumindest in E-Autos Nickel und Mangan einen großen Teil des Kobalts. Bestand die Kathode der ersten Litihum-Batterie noch zu 100 Prozent aus Kobalt-Oxid, sind es bei aktuellen NMC-Autobatterien (steht für Nickel-Mangan-Cobalt) weniger als drei Prozent. Einige Batterietypen wie Litihum-Eisen-Phosphat (LFP) kommen sogar ganz ohne Kobalt aus. In Handys und Laptops bestehen die Kathoden dagegen immer noch hauptsächlich aus Kobaltoxid.

Wie viel Kobalt braucht die Elektromobilität?

Der Anteil des weltweit geförderten Kobalts, der für Elektroautos genutzt wird, liegt bei unter zehn Prozent. Dagegen sind über 35 Prozent für die Consumer Electronics notwendig. Der Rest wird von der chemischen Industrie und für metallische Verbindungen (Legierungen) gebraucht. Hauptsächlich ist Kobalt also in Smartphones, Tablets und Laptops zu finden. Weil es in solchen Geräten auf eine hohe Energiedichte bei geringem Platzbedarf ankommt, kann hier auf Kobalt als Kathodenmaterial auch in Zukunft wohl nicht verzichtet werden.

Übrigens wird Kobalt auch in Autos mit Verbrennungsmotoren gebraucht. Als Bestandteil von hochfesten Legierungen ist das Metall beispielsweise in der Kurbelwelle oder in Zylinderköpfen zu finden. Daneben brauchen die Entschwefelungskatalysatoren von Dieselmodellen ebenfalls Kobalt. Auch in Magneten oder speziellen Werkzeugen sind Anteile des Schwermetalls vorhanden.

Ist Kobalt giftig?

Ja. Ist es beispielsweise im Trinkwasser oder in der Nahrung enthalten, kann es bei Menschen und Tieren krebserregend sein, wenn die tägliche Dosis über einen längeren Zeitraum 25 Milligramm überschreitet. Beim Verschlucken, Einatmen oder Aufnehmen über die Haut kommt es zu Vergiftungserscheinungen – allerdings nicht sehr stark. Blei beispielsweise hat eine viel höhere Toxizität.

Gleichzeitig benötigen wir Kobalt als Spurenelement für die Bildung von Vitamin B12. Das wiederum wird als Metallkomplex für die Blutbildung, den Folsäurestoffwechsel und die Funktion des Nervensystems benötigt. Enthalten ist Kobalt in Fleisch, Fisch und Milchprodukten – aber auch in Spinat, Tomaten, Linsen, Salat und Kartoffeln.

Ist Kobalt wirklich blau?

Kobalt-Brocken, die etwas schwerer sind als Eisen, sind in der Natur dunkel glänzend und metallisch grau. In Batterien wird allerdings nicht das Metall verwendet, sondern das feine Pulver Cobaltoxid. Das ist meist tiefschwarz.

Weltbekannt ist Kobalt dagegen seit Jahrhunderten durch seine blaue Farbe. Die stammt allerdings aus den Kobalt-Salzen oder dem Kobalt-Aluminium-Mischoxid. Zur Blaufärbung von Porzellan, Glas oder Tonkacheln nutzten es schon die alten Chinesen und Perser. Kobaltblau ist übrigens auch ein internationaler Farbton.

Was haben afrikanische Kinder im Kongo mit Kobalt zu tun?

Etwa 70 bis 90 Prozent des weltweit zugänglichen Kobalt-Vorkommens lagern unterirdisch in Zentralafrika – genauer in der Provinz Katanga im Südosten der Demokratischen Republik Kongo. Die größte und wichtigste Stadt der Region ist Lubumbashi. Dort wird schon seit Jahrhunderten Bergbau betrieben, denn es liegen in den Erdschichten ebenso riesige Kupfer- und Uranvorkommen. Große internationale Bergbaufirmen, die mit je mehreren 10.000 Angestellten zu den größten Arbeitgebern des Landes gehören, fördern viele Minerale oft gleichzeitig aus dem Boden, um sie anschließend zu trennen. Diese Unternehmen müssen internationale Arbeits-Standards und Lieferketten-Transparenz einhalten und arbeiten im Kongo auf die gleiche Art wie beispielsweise in Kanada oder Australien.

Weil es zwar anstrengend aber relativ einfach ist, Kobalt im Kongo aus der Erde zu holen, verdienen sich allerdings viele Familien mit eigenem Abbau oder in kleineren Unternehmen ihren Lebensunterhalt. Sie graben Löcher, und schicken nicht selten ihrer Kinder hinein, die die Erzbrocken dann zutage fördern, wie oben in der Galerie zu sehen. An solchen Stellen haben weder staatliche noch wirtschaftliche Kontrollorgane Einblick in die Methoden. Die Menge, des so geförderten Kobalts ist allerdings verschwindend gering. Die mediale Aufmerksamkeit führte indes dazu, dass viele Autohersteller auf Kobalt aus dem Kongo verzichteten.

Hat das neue Lieferkettengesetz Einfluss auf die Kobalt-Situation?

Ja. Unternehmen in Deutschland müssen dafür sorgen, dass die Menschenrechte und Umweltstandards an jeder Stelle ihrer Lieferketten eingehalten werden. Dabei geht es um die Einhaltung grundlegender Menschenrechtsstandards wie des Verbots von Kinderarbeit und Zwangsarbeit sowie zentraler Umweltstandards wie des Verbots der Verunreinigung von Trinkwasser. Bei klaren Hinweisen auf Verstöße müssen Unternehmen tätig werden.

Zuletzt musste BMW bei einer Kobalt-Mine in Marokko aktiv werden. Lieferanten vor Ort wurde nach Medienrecherchen vorgeworfen, Bestimmungen für Umwelt- und Arbeitsschutz nicht einzuhalten. Sollte ein Fehlverhalten von Managem (marokkanischer Rohstoffkonzern) vorliegen, würde die BMW Group "sofortige Gegenmaßnahmen einfordern", sagte ein Sprecher.

Wie teuer ist Kobalt?

Der Preis für Kobalt unterlag in den vergangenen Jahren starken Schwankungen – wie übrigens auch der von anderen seltenen Metallen. Derzeit liegt der Preis pro Tonne bei rund 30.000 Euro (Stand November 2023). Im Mai 2018 betrug er zwischenzeitlich 82.000 Euro, im März 2022 lag er bei mehr als 74.000 Euro pro Tonne.

Die Menge an Kobalt je Autobatterie hängt stark von deren Größe ab. Derzeit stecken in einer durchschnittlich großen 50-kWh-Batterie rund fünf Kilogramm Kobalt.

Kobalt, Cobalt oder vielleicht sogar Kobold?

Die vom Duden empfohlene Schreibweise ist Kobalt. Zulässig ist aber auch Cobalt – wie im englischen Sprachraum. Das ist deswegen möglich, weil sich Cobalt vom lateinischen cobaltum ableitet. Und das steht tatsächlich für Kobold. Im Mittelalter wurden die Kobalterze nämlich oft für Nickel- oder Silber gehalten, gaben beim Erhitzen aber schlechte Gerüche ab. Es hieß, die Kobolde hätten das kostbare Silber umgewandelt. Der viral berühmt gewordene Kobold-Versprecher der Außenministerin Baerbock ist in diesem Zusammenhang also gar nicht so abwegig.

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Fazit

Kobalt ist das Wundermetall der Batterie-Technik. Es macht die Akkus kleiner, energiedichter und temperaturstabiler. Warum die Autohersteller dennoch davon wegkommen wollen, haben wir in zehn Fragen beantwortet.

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Erscheinungsdatum 15.02.2024

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