Batterijen zijn een cruciaal onderdeel van elektrische voertuigen EV’s, omdat ze een groot deel van de productiekosten uitmaken (naargelang het model tussen een derde en de helft) en bepalend zijn voor het rijbereik en de laadsnelheid.

De markt van batterijen voor EV’s is in handen van vier spelers die samen met hun lokale partners meer dan 80 procent van de markt controleren. Het gaat om CATL (China), Panasonic (Japan) en LG Chem en Samsung uit Zuid-Korea. De markt groeit zo snel dat LG Chem besliste om vanaf december de batterijactiviteiten af te splitsen in een aparte entiteit die LG Energy Solutions zal heten.

Het Amerikaanse Tesla assembleert zelf batterijmodules die het in kleinere pakketten koopt bij onder meer Panasonic en LG Chem. Ook de Amerikanen zijn dus afhankelijk van de grote Aziatische producenten. Dit is ook zo in Europa, dat voor minder dan 5 procent van de wereldwijde batterijproductie van EV’s tekent. Tijdens de coronacrisis werd de strategische kwetsbaarheid van Europa pijnlijk blootgelegd toen de logistieke aanvoerlijnen tijdelijk onderbroken werden en er geen nieuwe aanvoer meer was.

Onder impuls van Frankrijk en Duitsland werd de European Battery Alliance opgericht, een samenwerkingsverband tussen Europese topbedrijven die op de batterijmarkt actief zijn. Bedoeling is het stimuleren van innovatie en de zoektocht naar duurzame technologieën voor de bouw van lithiumionbatterijen. Op dit moment werken 35 Franse en Duitse bedrijven samen om batterijen te produceren. Daartoe komen er twee fabrieken in Frankrijk en Duitsland, goed voor een investering van 5 tot 6 miljard dollar.

Tesla bouwt In de buurt van Berlijn ook een batterijfabriek, maar die is voor eigen gebruik en draagt dus niets bij aan de onafhankelijkheid van Europa op dat vlak. Intussen blijven ook de Chinezen niet stil zitten. Zo poot CATL in het Duitse Erfurt een nieuwe batterijfabriek neer die voor 4 miljard dollar per jaar zal gaan leveren aan BMW.

Schaarse grondstoffen
Batterijfabrieken neerzetten is één ding maar de nodige grondstoffen ervoor vinden is iets anders. Toen Tesla zijn Gigafactory opende in Nevada was het één van de eersten in zijn soort. Intussen zijn er wereldwijd 167 batterijfabrieken operationeel of in aanbouw en deze concurreren allemaal om dezelfde schaarse grondstoffen. Bij de productie worden verschillende grondstoffen gebruikt als lithium, vanadium, koper, grafiet, kobalt, nikkel en lood.

De Europese Unie sloeg deze zomer alarm over de beschikbaarheid van een aantal strategische metalen en mineralen om klimaatneutraal te worden waar de komende decennia een tekort aan dreigt. Op die lijst bevinden zich ook metalen die noodzakelijk zijn om batterijen voor EV’s te produceren. De behoefte aan lithium in de Europese Unie zal tegen 2030 met een factor 18 toenemen. In 2050 zal de Europese eenheidsmarkt zelfs 60 keer meer lithium nodig hebben dan nu. In het geval van kobalt is er vijf keer meer nodig in 2030 en zelfs 25 keer meer twee decennia later. De EU ziet ook de vraag naar nikkel het komende decennium verzesvoudigen.

Lithium en kobalt: meer investeringen nodig
De EU wil dat binnen vijf jaar niet minder dan 80 procent van alle benodigde lithium op het eigen continent wordt ontgonnen. Daartoe zal het metaal worden gewonnen in mijnen in Scandinavië, Polen, Oostenrijk, Spanje en Portugal. Tesla heeft ook plannen om lithium te produceren uit kleigronden in Nevada, maar deze zijn op dit moment nog weinig concreet. Zo is de productiemethode nog niet uitgebreid getest en is waterbevoorrading een probleem in die regio. Bovendien moet Tesla nog een tijdrovend vergunningsproces doorlopen.

De lithiumprijs bereikte een top in 2018 maar door een tijdelijk overaanbod en een tragere groei van de EV-verkoop bedraagt de huidige prijs minder dan de helft. Dit is voor verschillende producenten onder de totale productiekosten en dus te laag om in uitbreiding van de productiecapaciteit te investeren. Dit laatste is nochtans noodzakelijk indien de voorspelde groei van de vraag naar lithium werkelijkheid wordt.

Kobalt wordt zelden als apart metaal gedolven, maar is meestal een bijproduct van koper. Marktonderzoeker Wood Mackenzie verwacht dat de wereldwijde kobaltmarkt tegen 2025 verdubbelt en tegen 2030 zelfs zal verachtvoudigen. Toch ligt de prijs van een pond kobalt op nauwelijks een derde van de top die in 2018 werd bereikt. De markt gaat er vanuit dat kobalt binnen afzienbare tijd niet langer het belangrijkste onderdeel zal zijn van EV-batterijen. Toch dalen de voorraden, omdat het Chinese State Reserve Bureau recentelijk van de lagere prijzen heeft geprofiteerd om de strategische kobaltvoorraden aan te vullen.

Alternatieven?
Er bestaan verschillende types lithiumionbatterijen naargelang de chemische samenstelling. De meest gebruikte zijn momenteel NCM (nikkel-kobalt-mangaan) en NCA (nikkel-kobalt-aluminium). Kobalt zorgt voor een hoge energiedichtheid, wat belangrijk is voor de autonomie en de laadduur, en voor thermische stabiliteit of hittebestendigheid. Er zijn echter ook verschillende nadelen verbonden aan kobalt. Het metaal is schaars en duur en de ontginning ervan stuit op toenemende kritiek van milieu- en mensenrechtenorganisaties. Ongeveer twee derde komt uit de Democratische Republiek Congo, waar naast de ontginning door erkende mijnbedrijven als Glencore ook veel activiteit is in mijnen buiten het officiële circuit.

Batterijproducenten willen dus af van kobalt maar het blijkt in de praktijk niet zo eenvoudig om het metaal te vervangen en toch dezelfde capaciteiten te behouden. Er zijn al verschillende batterijen op de markt zonder kobalt zoals de LMO (lithium-mangaan-oxide), de LFP (lithium-ijzer-fosfaat) en de NM (nikkel-mangaan) varianten, maar deze presteren op verschillende vlakken duidelijk minder goed dan NCM en NCA. Er is ook een impact op de veiligheid, want batterijen zonder kobalt zijn minder stabiel bij hoge temperaturen. Om die reden zijn de LMO, LFP en NM batterijen niet voor alle toepassingen even geschikt. Deze types kunnen wel gebruikt worden in EV’s maar hebben dan wel een kleiner rijbereik en vormen dus geen volwaardig alternatief. Dit belet verschillende bedrijven niet om te blijven experimenteren. Onder meer CATL, Panasonic, het Chinese Svolt en IBM (in samenwerking met Mercedes-moederbedrijf Daimler) werken aan nieuwe technologieën. Ook Tesla wil op termijn lithium en kobalt vervangen door siliconen.