Lithium

Diese Arbeit ist unabhängig, spiegelt die Ansichten der Autoren wider und wurde nicht von einem Unternehmen, einer Regierung oder einer anderen Institution in Auftrag gegeben.

Die weltweite Nachfrage nach Batterien steigt, Dies ist vor allem auf die Notwendigkeit zurückzuführen, den Klimawandel durch die Elektrifizierung der Mobilität und die allgemeine Energiewende einzudämmen. So wie Analysten dazu neigen, die Menge der aus erneuerbaren Quellen erzeugten Energie zu unterschätzen, unterschätzen Batterienachfrageprognosen typischerweise die Marktgröße und werden regelmäßig nach oben korrigiert. In einer früheren Veröffentlichung, einem gemeinsamen Bericht von McKinsey und der Global Battery Alliance (GBA) und Systemiq aus dem Jahr 2019, „Eine Vision für eine nachhaltige Batterie-Wertschöpfungskette im Jahr 2030“, prognostizierten wir eine Marktgröße von 2,6 TWh und ein jährliches Wachstum von 25 Prozent bis 2030 Eine Analyse des McKinsey Battery Insights-Teams aus dem Jahr 2022 geht jedoch davon aus, dass die gesamte Lithium-Ionen-Batteriekette (Li-Ion) vom Abbau bis zum Recycling von 2022 bis 2030 jährlich um über 30 Prozent wachsen und dann einen Wert von erreichen würde mehr als 400 Milliarden US-Dollar und eine Marktgröße von 4,7 TWh.1 Diese Schätzungen basieren auf aktuellen Daten für Li-Ionen-Batterien für Elektromobilität, batterieelektrische Speichersysteme (BESS) und Konsumgüter.

Dieser Artikel ist eine Gemeinschaftsarbeit von McKinsey in Zusammenarbeit mit der Global Battery Alliance und ihren Mitgliedern. Zu den Autoren gehören Jakob Fleischmann, Mikael Hanicke, Evan Horetsky, Dina Ibrahim, Sören Jautelat, Martin Linder, Patrick Schaufuss, Lukas Torscht und Alexandre van de Rijt.

Obwohl das Batteriewachstum zahlreiche ökologische und soziale Vorteile mit sich bringt, liegen noch viele Herausforderungen vor uns. Um Engpässe zu vermeiden, müssen Batteriehersteller eine stetige Versorgung mit Rohstoffen und Ausrüstung sicherstellen. Außerdem müssen sie ihre Investitionen in die richtigen Bereiche lenken und die groß angelegte Industrialisierung effizient durchführen. Und anstatt nur „Greenwashing“ zu betreiben und halbherzige Anstrengungen zu unternehmen, um umweltfreundlich zu wirken, müssen sich Unternehmen zu umfassender Dekarbonisierung und echter Nachhaltigkeit verpflichten.

Angesichts dieser Anforderungen sollten Batteriehersteller bei umweltfreundlichen Initiativen in die Offensive und nicht in die Verteidigung gehen. In diesem Artikel wird beschrieben, wie die Branche durch eine Kombination aus gemeinschaftlichen Maßnahmen, standardisierten Prozessen und Vorschriften sowie größerer Datentransparenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette nachhaltig, kreislauforientiert und widerstandsfähig werden kann. Durch die Betonung der Nachhaltigkeit werden sich führende Batterieanbieter von der Konkurrenz abheben, Mehrwert schaffen und gleichzeitig die Umwelt schützen. Die hier vorgestellten Strategien und Ziele stimmen sowohl mit der Vision der Batterielieferkette von McKinsey als auch mit den Grundsätzen der GBA überein.

Es wird erwartet, dass die weltweite Nachfrage nach Li-Ionen-Batterien im nächsten Jahrzehnt stark ansteigt, wobei die Anzahl der benötigten GWh von etwa 700 GWh im Jahr 2022 auf etwa 4,7 TWh im Jahr 2030 steigen wird (Abbildung 1). Batterien für Mobilitätsanwendungen wie Elektrofahrzeuge (EVs) werden im Jahr 2030 den größten Teil der Nachfrage ausmachen – etwa 4.300 GWh; Kein überraschender Trend, wenn man bedenkt, dass die Mobilität rasant zunimmt. Dies wird vor allem durch drei Haupttreiber verursacht:

Batterieenergiespeichersysteme (BESS) werden eine CAGR von 30 Prozent haben, und die GWh, die im Jahr 2030 für den Betrieb dieser Anwendungen benötigt werden, werden mit den GWh vergleichbar sein, die heute für alle Anwendungen benötigt werden.

Auf China könnten im Jahr 2025 45 Prozent und im Jahr 2030 40 Prozent des gesamten Li-Ionen-Bedarfs entfallen – die meisten Batteriekettensegmente sind dort bereits ausgereift. Dennoch wird erwartet, dass das Wachstum weltweit in der EU und den Vereinigten Staaten am höchsten sein wird, was auf die jüngsten regulatorischen Änderungen sowie einen allgemeinen Trend zur Lokalisierung von Lieferketten zurückzuführen ist. Insgesamt müssen bis 2030 weltweit mindestens 120 bis 150 neue Batteriefabriken gebaut werden.

Im Einklang mit der steigenden Nachfrage nach Li-Ionen-Batterien in allen Branchen gehen wir davon aus, dass sich der Umsatz entlang der gesamten Wertschöpfungskette verfünffachen wird, von etwa 85 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 auf über 400 Milliarden US-Dollar im Jahr 2030 (Abbildung 2). Aktive Materialien und Zellherstellung könnten die größten Einnahmequellen sein. Für die Beschaffung von Batteriematerialien ist nicht nur der Bergbau eine Option, sondern auch Recycling. Obwohl das Recyclingsegment im Jahr 2030 voraussichtlich relativ klein sein wird, wird es im folgenden Jahrzehnt, wenn mehr Batterien das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, voraussichtlich um mehr als das Dreifache wachsen.

Unternehmen in der EU und den USA gehören zu denen, die Pläne für neue Bergbau-, Raffinerie- und Zellproduktionsprojekte angekündigt haben, um die Nachfrage zu decken, beispielsweise die Gründung oder Erweiterung von Batteriefabriken. Viele europäische und US-amerikanische Unternehmen erforschen auch neue Geschäftsmodelle für den Recyclingbereich. Zusammen könnten diese Aktivitäten dazu beitragen, Batterielieferketten zu lokalisieren.

Die globale Batterie-Wertschöpfungskette steht, wie auch andere Bereiche der industriellen Fertigung, vor erheblichen Herausforderungen in den Bereichen Umwelt, Soziales und Governance (ESG) (Abbildung 3). Gemeinsam mit GBA-Mitgliedern, die die gesamte Batterie-Wertschöpfungskette repräsentieren, hat McKinsey 21 Risiken entlang der ESG-Dimensionen identifiziert:

Das sagen einige führende Unternehmen und Experten der Batteriebranche zum Thema Nachhaltigkeit:

„Unser Bericht „Battery 2030“, den McKinsey zusammen mit der Global Battery Alliance erstellt hat, zeigt das wahre Ausmaß der weltweiten Batterienachfrage – und die Notwendigkeit einer weitaus größeren Transparenz und Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Die Wertschöpfungskette für Lithium-Ionen-Batterien ist auf dem besten Weg von 2022 bis 2030 jährlich um über 30 Prozent wachsen, entsprechend der raschen Verbreitung von Elektrofahrzeugen und anderen sauberen Energietechnologien. Die Skalierung der Wertschöpfungskette erfordert eine dramatische Steigerung der Produktion, Raffinierung und des Recyclings wichtiger Mineralien, aber noch mehr Wichtig ist, dass dabei ESG-Überlegungen im Mittelpunkt stehen müssen. Es ist an der Zeit, dass wir zu einer stärker kreislauforientierten, nachhaltigeren und gerechteren Wertschöpfungskette übergehen, die die Artenvielfalt und Ressourcen unseres Planeten schützt und sicherstellt, dass die Menschenrechte weltweit respektiert werden. Wir können etwas erreichen die nachhaltige Zukunft, die wir uns alle wünschen, aber nur, wenn wir gemeinsam dafür arbeiten.“ – Benedikt Sobotka, CEO, Eurasian Resources Group

„Der Wandel hin zur batterieelektrischen Mobilität ist eine gigantische Herausforderung für Industriestrukturen und Arbeitnehmer. Die sozialen Auswirkungen werden von der Anwendung eines gerechten Übergangskonzepts abhängen: Investitionen in Kompetenzen, Schaffung neuer und menschenwürdiger Arbeitsplätze, sozialer Dialog/Tarifverhandlungen und mehr.“ ausgewogenes Wertschöpfungsmodell zwischen dem globalen Norden und dem globalen Süden.“ – Atle Høie, Generalsekretär von IndustriALL

„Umicore ist stolzes Gründungsmitglied der Global Battery Alliance und ein starker Unterstützer ihres Battery Passport-Projekts, da sie mit unserem Ziel übereinstimmen, eine dekarbonisierte und verantwortungsvolle Batterielieferkette einzuführen. Die Beschleunigung des Verkaufs von Elektrofahrzeugen wird mit beispiellosen Fortschritten einhergehen.“ Wachstum bei der Produktion von wiederaufladbaren Batterien, die nachhaltig beschafft, hergestellt, verwendet und recycelt werden. Indem wir unsere langjährige Branchenexpertise in Batteriematerialien und Batterierecycling durch Partnerschaften wie die GBA teilen, wollen wir die Messlatte höher legen, um wirklich saubere Mobilität zu erreichen.“— Mathias Miedreich, CEO von Umicore

„Als wir 2019 gemeinsam mit McKinsey unsere erste GBA-Vision für nachhaltige Batterien 2030 veröffentlichten, haben wir die dramatische Veränderung in der Nachfrage nach Batterien, kritischen Mineralien und Zusicherungen nachhaltiger und ethischer Praktiken, die erforderlich sein würden, verstanden und dargelegt. Was wir nicht getan haben.“ Wir haben vorhergesagt, dass das Ausmaß und die Dringlichkeit dieser Nachfrage so schnell und in einem in der Geschichte selten gesehenen Tempo eskalieren würden. Dieser aktualisierte Bericht liefert wichtige und aktuelle neue Daten, um die für die Zukunft erforderlichen Maßnahmen zu informieren. Angesichts dieser Verschiebung und dieses Tempos jetzt mehr denn je „, unsere Arbeit als Global Battery Alliance und die Bedeutung gemeinschaftlichen Handelns mehrerer Interessengruppen waren noch nie so relevant und notwendig.“ – Gillian Davidson, Nachhaltigkeitsberaterin, Eurasian Resources Group, GBA-Vorsitzende des Vorstands

„Die Mitglieder der Global Battery Alliance setzen sich dafür ein, bis 2030 nachhaltige, zirkuläre und verantwortungsvolle Wertschöpfungsketten für Batterien zu schaffen. Die Ergebnisse der McKinsey-Analyse unterstreichen sowohl die anhaltende Relevanz als auch die Dringlichkeit, mit der wir diese Vision verwirklichen müssen.“ Der GBA-Batteriepass ist ein wichtiges Instrument zur Verbesserung der Transparenz in Batterie-Wertschöpfungsketten und zur Verbesserung der Nachhaltigkeitsauswirkungen, einschließlich der schrittweisen Reduzierung von Treibhausgasemissionen innerhalb der Batterie-Wertschöpfungsketten.“ – Inga Petersen, Geschäftsführerin der Global Battery Alliance

„Vor drei Jahren unterstützte McKinsey GBA und demonstrierte die Bedeutung einer vorwettbewerblichen transparenten Batterie-Wertschöpfungskette, um die Energiewende voranzutreiben. Der heutige aktualisierte Bericht unterstreicht nicht nur die Bedeutung, sondern auch das Ausmaß und die Dringlichkeit.“ – Guy Éthier, ehemaliger Vorstandsvorsitzender der Direktoren der Global Battery Alliance

Um sozial und ökologisch verantwortungsbewusst Geschäfte zu machen, ist es für die Stakeholder in der Batterie-Wertschöpfungskette von entscheidender Bedeutung, diese ESG-Risiken zu berücksichtigen und anzugehen. (Weitere Informationen zu Prioritäten finden Sie in der Seitenleiste „Branchenperspektiven zur Nachhaltigkeit“.) Der Erfolg wird wahrscheinlich vom Einsatz ausreichender Ressourcen sowie von größerer Transparenz und besseren Schadensbegrenzungsmaßnahmen abhängen – Vorschriften und frühzeitige Planung könnten dazu beitragen, dass Unternehmen Risiken entlang der gesamten Wertschöpfungskette mindern. Darüber hinaus müssen Compliance- und Unternehmensrisikothemen ESG-Themen in ihre betrieblichen Risikomanagementpraktiken und -prozesse einbeziehen, um sie ganzheitlich anzugehen. Viele Unternehmen betrachten die Beherrschung von ESG jedoch immer noch als Kosten und Belastung. Wir sind fest davon überzeugt, dass sie diese Herausforderung annehmen und sie als eine der größten Geschäftschancen des Jahrhunderts betrachten müssen. Es ist an der Zeit, mit der Verteidigung aufzuhören und mit der Offensive zu beginnen.

Neben den viel beachteten ESG-Herausforderungen haben GBA-Mitglieder darauf hingewiesen, dass die Batterie-Wertschöpfungskette mit massiven wirtschaftlichen Hindernissen konfrontiert ist (Abbildung 4). Historische Preisspitzen und extreme Volatilität sowie sich schnell ändernde nationale Vorschriften können die Wirtschaftlichkeit von Projekten massiv beeinträchtigen. Höhere Batteriepreise machen auch einige grüne Anwendungen deutlich weniger attraktiv als zuvor, was dringend notwendige Versuche zur Beschleunigung der Dekarbonisierung verzögern könnte. Obwohl die wirtschaftliche Rentabilität das dringendste Problem für Führungskräfte ist, besteht eine komplexere Herausforderung in der Industrialisierung und dem historischen Ausbau der Batterieindustrie.

Der Mangel an Produktionsausrüstung, Baumaterial und Fachkräften, die zum Hochfahren der Produktion erforderlich sind, sind einige der Gründe, warum es in vielen Batteriezellenfabriken zu erheblichen Verzögerungen kommt. Eine vertikale Integration der Lieferkette und langfristige Verträge sowie eine stärkere Zusammenarbeit könnten einige dieser Probleme abmildern. Darüber hinaus sind ein offener Dialog und Aufklärung mit lokalen Gemeinschaften und Interessengruppen wahrscheinlich der Schlüssel zu einer breiteren Akzeptanz und Unterstützung für die Batterieindustrie.

Der Metall- und Bergbausektor wird die hochwertigen Rohstoffe liefern, die für den Übergang zu umweltfreundlicheren Energiequellen, einschließlich Batterien, erforderlich sind. Wenn Unternehmen nachhaltige Materialien – solche mit einem geringen CO2-Fußabdruck – bereitstellen können, könnten sie eine grüne Prämie erzielen, da die Nachfrage nach solchen Produkten steigt. Es kann jedoch schwierig sein, nachhaltige Materialien in den Mengen bereitzustellen, die zur Deckung der Nachfrage erforderlich sind.

Produzenten und Käufer könnten potenzielle Rohstoffengpässe abmildern, indem sie ihre Strategien und Abläufe so umgestalten, dass sie wirtschaftlich, transparent, nachhaltig und kreislauforientiert sind. Beispielsweise müssen Produzenten eine Wachstumsagenda erstellen oder neu erstellen, die auf der wirtschaftlichen Machbarkeit basiert, um die Umsetzung sicherzustellen. Darüber hinaus müssen sie nach kontinuierlichen Innovationen in der Produktivität und Dekarbonisierung ihrer Abläufe streben und gleichzeitig vielfältige Partnerschaften anstreben, die sie in nachgelagerte Lieferketten einbetten. Einkäufer hingegen müssen ihre Technologieeinführungspläne anpassen – beispielsweise durch mehr Flexibilität bei Batterietechnologien und Rohstoffanforderungen – und Innovationen bei Produktdesign und Materialeinsatz beschleunigen. Sie müssen auch klare Signale über die langfristige Nachfrage senden. um die Unsicherheiten über die Marktgröße zu verringern, die Produzenten häufig davon abhalten, Bergbau- und Raffinerieprojekte im Wert von mehreren Milliarden Dollar durchzuführen, die oft eine Laufzeit von 20 bis 30 Jahren haben.

Einkäufer sollten eine strategische, umweltfreundliche Beschaffung anstreben, indem sie potenzielle Minen und Raffinerien in verschiedenen Regionen identifizieren und dann deren Volumen, Qualität und Umweltauswirkungen bewerten (wobei nicht nur Treibhausgase, sondern alle Planetengrenzen berücksichtigt werden). Es wird auch wichtig sein, die gesellschaftlichen Risiken zu bewerten, die mit der Sicherstellung einer ausreichenden Versorgung verbunden sind. Und schließlich muss die gesamte Wertschöpfungskette ihre Anstrengungen verstärken, um eine echte Kreislaufwirtschaft mit engen Kreisläufen wie der Verlängerung der Lebensdauer zu ermöglichen, und nicht nur mit dem weiten Kreislauf des Recyclings.

Dieser Artikel und die zugrunde liegenden Daten und Analysen können dazu beitragen, eine bessere Planung durch die relevanten Interessengruppen im privaten und öffentlichen Sektor sowie durch Investoren zu fördern. Diese Interessengruppen benötigen eine verlässliche Faktenbasis und Transparenz über Ungleichgewichte bei Rohstoffnachfrage und -angebot, um das Risiko ihrer Investitionen zu verringern.

Batterien erfordern einen Mix an Rohstoffen und verschiedene Belastungen erschweren derzeit die Beschaffung ausreichender Vorräte. Das MineSpans-Team von McKinsey, das globale Bergbau- und Raffineriekapazitätsprojekte streng verfolgt, hat auf der Grundlage der verfügbaren Informationen mehrere Zukunftsszenarien erstellt. Das Basisszenario für die Rohstoffverfügbarkeit im Jahr 2030 berücksichtigt sowohl bestehende Kapazitäten als auch neue Quellen in der Entwicklung, die wahrscheinlich bald verfügbar sein werden. Das vollständige Potenzialszenario des Teams berücksichtigt die Auswirkungen von Pipeline-Projekten, die sich noch in einem früheren Entwicklungsstadium befinden, sowie die Auswirkungen von technologischen Innovationen und der möglichen Hinzufügung neuer Bergbau- und Raffineriekapazitäten.

Während einige Batteriematerialien knapp sein werden, wird es bei anderen wahrscheinlich zu einem Überangebot kommen, was die Planung erschwert. Zu den Erfolgsfaktoren für die Sicherstellung eines ausreichenden globalen Angebots gehören die Schaffung größerer Transparenz über Angebot und Nachfrage, die proaktive Ermittlung des Bedarfs an neuen Bergbau- und Raffineriekapazitäten zur Vermeidung von Engpässen, die Lenkung von Investitionen in neue Kapazitäten sowie die Verbesserung der Investitionsrenditen und des Risikomanagements.

Fast 60 Prozent des heutigen Lithiums werden für batteriebezogene Anwendungen abgebaut, ein Wert, der bis 2030 auf 95 Prozent ansteigen könnte (Abbildung 5). Die Lithiumreserven sind gut verteilt und reichen theoretisch aus, um den Batteriebedarf zu decken. Hochwertige Vorkommen sind jedoch hauptsächlich auf Argentinien, Australien, Chile und China beschränkt. Angesichts des technologischen Wandels hin zu immer mehr Lithium-schweren Batterien muss der Lithiumabbau erheblich gesteigert werden. Um die Nachfrage nach Lithium im Jahr 2030 zu decken, müssen die Beteiligten das volle Potenzialszenario anstreben, das die Auswirkungen fast aller derzeit angekündigten Projekte in der Pipeline berücksichtigt und erhebliche zusätzliche Investitionen in Bergbauprojekte erfordert. Das Szenario mit vollem Potenzial erfordert auch eine stärkere Betonung intelligenter Produkttechnologien, wie beispielsweise die Verwendung von Siliziumanoden anstelle von Li-Metall.

Die Nickelreserven sind über verschiedene Länder verteilt, darunter Australien, Kanada, Indonesien und Russland (Abbildung 6). In unserem Basisszenario würde es im Jahr 2030 nur einen geringen Mangel an Nickel geben, da kürzlich auf Lithium-Eisenphosphat-Chemikalien (LFP) umgestellt wurde und die Abbaukapazitäten erhöht werden sollen. Obwohl das volle Potenzialszenario von McKinsey ein erhebliches Überangebot an Nickel prognostiziert, wenn die Beteiligten ihr geplantes Bergbau- und Raffinierungspotenzial erreichen, könnten Unternehmen aufgrund von Qualitätsanforderungen (z. B. der Bedarf an Nickel der Klasse 1 anstelle von Nickel der Klasse 2 in der EU) immer noch Schwierigkeiten haben, ausreichende Mengen zu erwerben Form von Ferrolegierungen) und die begrenzte geografische Verteilung der Minen. Unabhängig davon, wie sich das Angebot entwickelt, muss die Branche eine entscheidende Frage berücksichtigen: Wie findet man nachhaltiges Nickel für Batterien? Bei der Beantwortung dieser Frage müssen Unternehmen die CO2-Intensitätsunterschiede zwischen den einzelnen Anlagen berücksichtigen.

Ungefähr 75 Prozent des heute geförderten Kobalts stammen aus der Demokratischen Republik Kongo (DRK), größtenteils als Nebenprodukt der Kupferproduktion (Abbildung 7). Der Rest ist größtenteils ein Nebenprodukt der Nickelproduktion. Der Anteil von Kobalt in Batterien wird voraussichtlich sinken, während das Angebot voraussichtlich zunehmen wird, was auf das Wachstum des Kupferabbaus in der Demokratischen Republik Kongo und des Nickelabbaus, vor allem in Südostasien, zurückzuführen ist. Obwohl Kobaltengpässe unwahrscheinlich sind, kann es zu anhaltenden Schwankungen bei Angebot und Preis kommen, da Kobalt im Allgemeinen als Nebenprodukt gewonnen wird.

Das Angebot an Mangan sollte bis 2030 stabil bleiben, da keine Ankündigungen zusätzlicher Kapazitäten erwartet werden (Abbildung 8). Die Nachfrage nach Mangan wird voraussichtlich leicht steigen und daher geht unser Basisszenario von einer leichten Angebotsknappheit aus. Die Branche sollte sich darüber im Klaren sein, dass die Mangan-Nachfrageprognosen mit einer gewissen Unsicherheit verbunden sind, da Lithium-Mangan-Eisenphosphat (LMFP)-Kathodenchemikalien potenziell höhere Marktanteile gewinnen könnten, insbesondere im Nutzfahrzeugsegment.

Batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) werden häufig wegen ihres Treibhausgas-Fußabdrucks während ihres gesamten Lebenszyklus kritisiert. Obwohl die Ergebnisse je nach Faktoren wie Kilometerstand, Produktion und Emissionen aus dem Stromnetz erheblich variieren, zeigen unsere Modelle eindeutig, dass BEVs die effektivste Dekarbonisierungsoption für Personenkraftwagen sind.

Unsere Berechnungen zeigen, dass die Gesamtemissionen von BEVs heute viel niedriger sind als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren (ICE), da BEVs während der Nutzungsphase (der Zeit, in der Fahrzeuge unterwegs sind) geringere Emissionen ausstoßen (Abbildung 9). Im schlimmsten Fall ohne kohlenstoffarmen Strom sind die gesamten Lebenszyklusemissionen von BEVs in Europa um etwa 50 Prozent und in den USA um 72 Prozent niedriger als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Sobald BEVs während der Nutzungsphase mit kohlenstoffarmem Strom aufgeladen werden, erzielen sie über den gesamten Lebenszyklus hinweg eine noch bessere CO2-Bilanz als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, mit etwa 77 Prozent geringeren Emissionen in Europa und 88 Prozent geringeren Emissionen in den Vereinigten Staaten. Obwohl BEVs hinsichtlich der Lebenszyklusemissionen überlegen sind, sind ihre Material- und Herstellungsemissionen pro Fahrzeug doppelt so hoch wie die von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Diese Treibhausgasemissionen vor der Nutzungsphase sind für 40 bis 95 Prozent der gesamten Lebenszyklusemissionen von BEVs verantwortlich, je nachdem, welcher Netzstrom zum Laden verwendet wird. Die Dekarbonisierung der Produktion, vor allem für Batterien, Aluminium und Stahl, ist daher für BEVs viel wichtiger als bisher für ICEs.

In den nächsten fünf bis sieben Jahren könnten ambitionierte Akteure den CO2-Fußabdruck der Batterieherstellung um bis zu 90 Prozent senken, doch dafür wären Veränderungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette erforderlich.

Verschiedene Taktiken können zur Linderung beitragen. Im besten Fall würden einige davon zu Kosteneinsparungen führen, während andere mit hohen Ausgaben verbunden wären. Unter den günstigsten Umständen könnten Unternehmen potenziell bis zu 80 Prozent der Emissionen bei minimalen Zusatzkosten dekarbonisieren (Abbildung 10). Der Produktionsstandort und der angestrebte Markt, einschließlich des CO2-Preises, der Kundennachfrage und der Bereitschaft, potenzielle Umweltprämien zu zahlen, werden dabei helfen, zu bestimmen, wie wettbewerbsfähig CO2-arme Batterien hinsichtlich der Kosten sein können.

Zu den wirksamsten Dekarbonisierungshebeln zählen der Einsatz von zirkulären Materialien und kohlenstoffarmer Strom. Ihre wirtschaftliche Attraktivität kann jedoch variieren, vor allem aufgrund lokaler Probleme wie Stromeinspeisetarife, Subventionen und verfügbare Materialien.

Zu den jüngsten Fortschritten in der Batterietechnologie gehören eine erhöhte Zellenergiedichte, neue aktive Materialchemien wie Festkörperbatterien sowie Zell- und Verpackungsproduktionstechnologien, einschließlich Elektroden-Trockenbeschichtung und Cell-to-Pack-Design (Anlage 11).

Bei ihren Investitionsentscheidungen könnten Batteriehersteller diese rasanten Fortschritte als Herausforderung empfinden. Nachdem sie die Batterietechnologie ausgewählt haben, die am besten zu ihren Anwendungsanforderungen passt, sollten sie sich im Vorfeld schnell das erforderliche Rohmaterial sichern, im Mittelfeld die leistungsfähigen Maschinen erwerben, die zur Batteriechemie und -anwendung passen, und die für diese Projekte erforderlichen unentbehrlichen Talente rekrutieren.

Die Ungewissheit über Zelltechnologien und Formfaktoren verschiedener Hersteller bringt auch erhebliche Komplexitätskosten und Risiken für den Kundendienst, die Reparatur und die Wartung von Batterien mit sich. Fahrzeughersteller müssen sicherstellen, dass Batteriemodule und -pakete von Elektrofahrzeugen auch lange nach der typischen Garantiezeit von acht Jahren zu geringen Kosten ausgetauscht werden können.

Um die Unsicherheit zu bewältigen, müssen Batteriezellenhersteller ihre Zielinvestitionen sorgfältig planen und nach externen Finanzierungsmöglichkeiten wie grünen Anleihen oder Subventionen in relevanten Regionen Ausschau halten. Gleichzeitig sollten sie mehrere andere wichtige Aufgaben erfüllen: ihre Produktionsanlagen planen, kurz- und langfristige Kosten optimieren, um Agilität und Anpassungsfähigkeit der Produktionslinien sicherzustellen, und Investitionen in neue Technologien steuern.

Die Aussichten für die Batterie-Wertschöpfungskette im Jahr 2030 hängen von drei voneinander abhängigen Elementen ab (Abbildung 12):

Das Wachstum der Batterieindustrie muss zumindest dazu beitragen, grundlegende menschliche, Produkt- und Wirtschaftsbedürfnisse zu erfüllen. Wichtige Ziele sind soziale Wohlfahrt, integrative Wertschöpfung, Einhaltung des Völkerrechts, Betonung der Menschenrechte, Schaffung langlebiger und leistungsfähiger Produkte sowie wirtschaftliche Rentabilität für Unternehmen. Um eine gut funktionierende Wertschöpfungskette zu schaffen, sollten Unternehmen versuchen, etwaige Defizite in diesen Bereichen zu vermeiden. Im Hinblick auf Nachhaltigkeit kann die Batterieindustrie nur dann echte Nachhaltigkeit erreichen, wenn sie keine der neun planetarischen Grenzen überschreitet, die das Stockholm Resilience Centre definiert und quantifiziert hat.

Basierend auf unserer umfangreichen Erfahrung in der globalen Batterie-Wertschöpfungskette haben wir zehn transformative Erfolgsfaktoren identifiziert, die den Weg für unsere Vision 2030 ebnen, in der Batterien eine widerstandsfähige, nachhaltige und zirkuläre Zukunft ermöglichen (Abbildung 13).

Schaffung einer zirkulären Wertschöpfungskette. Die Verwirklichung der Kreislaufwirtschaft entlang der gesamten Wertschöpfungskette könnte die Widerstandsfähigkeit gegenüber Lieferengpässen und Preisvolatilität erhöhen. Dadurch werden auch die Risiken im Zusammenhang mit der Entsorgung von Batterieabfällen gemindert. Unternehmen könnten durch die Einführung zirkulärer Geschäftsmodelle wie Batterie-as-a-Service oder Mobility-as-a-Service, Reparatur, Sanierung und Second-Life-Anwendungen einen Mehrwert schaffen. Wenn keine dieser Optionen verfügbar ist, ist das Batterierecycling unerlässlich. Zirkularität erfordert branchenübergreifende Zusammenarbeit und Partnerschaften sowie Datentransparenz und harmonisierte Standards.

Steigerung der Energieeffizienz und des Elektrifizierungsanteils. Die meisten großen Batteriefabriken, die im Jahr 2030 und noch viele Jahre darüber hinaus in Betrieb sein werden, befinden sich derzeit im Bau. Daher ist die Beherrschung der Energieeffizienz – beispielsweise durch Gebäudedämmung oder Wärmerückgewinnung – von entscheidender Bedeutung.

Minimierung der Umweltauswirkungen über das Klima hinaus Ein wirklich ganzheitlicher Ansatz muss weit über die Herstellung kohlenstoffarmer Batterien hinausgehen. Stakeholder müssen andere planetarische Grenzen berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die globale Batterieindustrie entlang der gesamten Wertschöpfungskette wirklich positive Auswirkungen auf die Umwelt hat. Die Einhaltung des Biodiversitätsabkommens zwischen Kunming und Montreal aus dem Jahr 2022 (das das Ziel vorsieht, bis 2030 30 Prozent der Erdoberfläche zu schützen) ist besonders wichtig, da es einen Meilenstein in den weltweiten Bemühungen zum Schutz natürlicher Lebensräume darstellt. Es kann als Äquivalent zum Pariser Abkommen zur Bekämpfung des Klimawandels angesehen werden.

Positive, gerechte und integrative soziale Wirkung erzielen. Durch die Gewährleistung von Gesundheit, Sicherheit, Fair-Trade-Standards, Menschenrechten und integrativen Dialogen könnte die Batterieindustrie bei ihrem Wachstum einen positiven Einfluss auf viele lokale Gemeinschaften auf der ganzen Welt haben. Die GBA hat verschiedene Regelwerke zu diesen Dimensionen veröffentlicht.

Beschaffung von kohlenstoffarmem Strom und Wärme rund um die Uhr. Ein Bericht des Long Duration Energy Storage Council und von McKinsey aus dem Jahr 2022 zeigte, dass herkömmliche Kaufverträge für sauberen Strom nur eine 40- bis 70-prozentige Dekarbonisierung des Stromverbrauchs der Käufer ermöglichen und diese gleichzeitig Marktpreisrisiken aufgrund der Schwankung der erneuerbaren Energien aussetzen. Unternehmen könnten bessere Ergebnisse mit zeitlich abgestimmten grünen Energielösungen erzielen, die durch Langzeitspeichertechnologien ermöglicht werden und dazu beitragen können, Angebot und Nachfrage für Strom und Wärme zu jeder Stunde des Jahres in Einklang zu bringen. Die Batterieindustrie könnte trotz ihres zusätzlichen Energiebedarfs zu einem Vorreiter bei der Beschleunigung der tiefgreifenden Dekarbonisierung des Netzes werden, wenn Unternehmen rechtzeitig saubere Energie beschaffen würden, um ihren gesamten Bedarf zu decken.

Schaffung vollständiger Transparenz und Compliance in der Lieferkette. Datenverfügbarkeit und Transparenz sind grundlegende Voraussetzungen, um sicherzustellen, dass die Branche ihre Wachstums- und ESG-Ziele erreicht. Dafür sind harmonisierte, glaubwürdige und vertrauenswürdige Daten erforderlich. Der Battery Passport der Global Battery Alliance könnte hier eine Ressource sein.

Wir setzen auf technologische Innovation und Flexibilität.Damit Zellhersteller und OEMs führend in Technologie, Prozessoptimierung und Modularität werden, könnten sie darauf abzielen, die Marktdynamik zu verstehen, flexibel zu sein und vielversprechende Innovationen zu übernehmen.

Sicherstellung der Rohstoff- und Maschinenversorgung. Unternehmen könnten langfristige Vereinbarungen sowie Kofinanzierungs-, Übernahme- und Streaming-Vereinbarungen mit Rohstoff- und Ausrüstungsmaschinenherstellern prüfen, um eine ausreichende Versorgung sicherzustellen. Dies könnte dazu beitragen, Lieferengpässe bei Baumaterialien, Fachkräften und Maschinen zu vermeiden und so die erheblichen Verzögerungen abzumildern, die heute bei Projekten zur Schaffung neuer Produktionskapazitäten häufig auftreten. Darüber hinaus könnten Unternehmen erwägen, sich den Zugang zu Kapital zu sichern, komplexe Genehmigungsprozesse sorgfältig zu planen und durchzuführen und die Import- und Exportbürokratie zu bewältigen, um eine planmäßige Ausführung sicherzustellen.

Hervorragend in Bezug auf Kosten und regionale Ausführung. Im letzten Jahrzehnt gab es enorme Verbesserungen bei den Batteriekosten, der Fertigungseffizienz und den erforderlichen Kapitalaufwendungen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen in diesen Dimensionen weiterhin herausragende Leistungen erbringen.

Harmonisierung internationaler Standards und Vorschriften. Unterschiedliche Herstellungsstandards und örtliche Vorschriften erhöhen die Kosten und stellen Hindernisse für schnellere Skalierungen dar. GBA-Mitglieder betrachten die Harmonisierung als eines der wichtigsten Ziele, die es weltweit zu erreichen gilt. Privat-öffentliche Partnerschaften sowie Industrieallianzen könnten bei der Orchestrierung des Angleichungsprozesses erheblich helfen, indem sie den Dialog in Multi-Stakeholder-Umgebungen fördern.

In vielerlei Hinsicht handelt es sich bei der aktuellen Batterieindustrie immer noch um eine lineare Wertschöpfungskette, in der Produkte nach Gebrauch entsorgt werden. Kreislaufwirtschaft, die sich auf die Wiederverwendung oder das Recycling von Materialien oder beides konzentriert, kann die Treibhausgasintensität verringern und gleichzeitig zusätzlichen wirtschaftlichen Wert schaffen (Abbildung 14).

Eine zirkuläre Batterie-Wertschöpfungskette kann den Transport- und Energiesektor effektiv koppeln und ist eine Grundlage für den Übergang zu anderen Energiequellen wie Wasserstoff und Power-to-Liquid nach 2025, um das Ziel zu erreichen, den Anstieg der Emissionen auf 1,5° zu begrenzen C über dem vorindustriellen Niveau. Trotz der verstärkten Betonung der Nachhaltigkeit während der COVID-19-Pandemie erreichten die globalen CO2-Emissionen in den Jahren 2021 und 2022 ein Allzeithoch – was bedeutet, dass noch etwas mehr als sechs Jahre verbleiben, bis das 1,5°C-Kohlenstoffbudget aufgebraucht ist. Dies erfordert höchste Handlungsdringlichkeit.

Die aktuellen Vorschriften fördern die Zirkularität, und eine Umstellung auf dieses Modell könnte viele Vorteile mit sich bringen. Beispielsweise würden Unternehmen weniger Lieferengpässe aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Rohstoffen erleben. Die Kreislaufwirtschaft könnte der Umwelt zugute kommen, da Unternehmen seltener neue Rohstoffe abbauen und raffinieren würden. Aus finanzieller Sicht könnten Unternehmen einen Mehrwert erzielen, wenn sie die in Altbatterien enthaltenen Rohstoffe wiederverwenden.

Digitale Technologie könnte die Kreislaufwirtschaft stärken, indem sie die erforderliche Transparenz und Datenverwaltung bereitstellt, um ein effizientes Ökosystem zu schaffen, in dem Batterien und kritische Materialien bis zum Ende ihrer Lebensdauer zurückverfolgt werden können.

Batteriehersteller könnten im Zuge der Reifung des Marktes neue Möglichkeiten im Recycling finden. Unternehmen könnten eine geschlossene, inländische Lieferkette schaffen, die das Sammeln, Recycling, Wiederverwenden oder Reparieren gebrauchter Li-Ionen-Batterien umfasst. Allein die Recyclingindustrie könnte bis 2040 einen Gewinnpool von 6 Milliarden US-Dollar schaffen, wobei der Umsatz bis dahin 40 Milliarden US-Dollar übersteigen könnte – mehr als eine Verdreifachung gegenüber den Werten von 2030 (Abbildung 15).

Aktuelle Recycling-Geschäftsmodelle sind kostspielig und stark von verschiedenen Faktoren abhängig, darunter Batteriedesign, Prozessqualität und Veränderungen im Marktangebot oder der Rohstoffnachfrage. Darüber hinaus bleiben betriebliche Herausforderungen wie der eingeschränkte Zugang zu Batteriematerialien, ineffiziente Prozesse und geringe Erträge aufgrund unausgereifter Technologien weiterhin anhaltende Probleme im Recyclingsektor.

Regulatorische Anreize sowie unternehmerische Nachhaltigkeitsziele liefern Unternehmen gute Gründe, ihre Recyclingbemühungen zu verbessern, indem sie den Zugang zu Rohstoffen, technologischen Prozessen und strategischen Partnerschaften entlang der Batterie-Wertschöpfungskette optimieren. Unternehmen könnten das Recycling auch verbessern, indem sie auf Erkenntnisse aus dem Recycling von Blei-Säure-Batterien zurückgreifen.

Tiefe und Konzentration der Wertschöpfungskette der Batterieindustrie variieren je nach Land (Abbildung 16). Während es in China viele ausgereifte Segmente gibt, kündigen Zelllieferanten zunehmend Kapazitätserweiterungen in Europa, den USA und anderen wichtigen Märkten an, um näher an die Automobilhersteller heranzukommen. Teilweise aufgrund der jüngsten regulatorischen Änderungen könnten diese neuen Standorte im Jahr 2030 fast 40 Prozent der weltweiten Kapazität bereitstellen. Obwohl die derzeit weltweit bekannt gegebene Kapazität von Li-Ionen-Zellenfabriken unsere Marktnachfrageprognosen übertrifft, gibt es mehrere Gründe, warum sie wahrscheinlich weiterhin bestehen bleibt Zulieferermarkt mit vorübergehenden Lieferengpässen: Nicht alle angekündigten Projekte werden umgesetzt, nicht alle sind voll ausgelastet und viele werden sich verzögern. Darüber hinaus werden Batteriezellen nicht auf einem frei schwebenden Spotmarkt, sondern über langfristige Lieferantenverträge verkauft. Trotz steigender lokaler Nachfrage wird China wahrscheinlich weiterhin über erhebliche Überproduktionskapazitäten verfügen, während Europa und Nordamerika möglicherweise nicht in der Lage sein werden, ihre eigene lokale Nachfrage nach Zellproduktion zu decken.

Obwohl Unternehmen an vielen Standorten immer noch neue Kapazitäten ankündigen, bringt das lokale Wachstum Herausforderungen mit sich. Angesichts der Art der regionalen Rohstoffverfügbarkeit bleibt das Management der vorgelagerten Lieferkette von entscheidender Bedeutung. Akteure in der Batterie-Wertschöpfungskette, die die Lieferkette lokalisieren möchten, könnten diese Risiken durch vertikale Integration, lokalisierte vorgelagerte Wertschöpfungskette, strategische Partnerschaften und eine strenge Planung von Produktionsanläufen mindern.

Die Batterie-Wertschöpfungskette steht aufgrund ihres beispiellosen Wachstums sowohl vor großen Chancen als auch vor Herausforderungen. Es handelt sich wahrscheinlich um eine der ehrgeizigsten Skalierungs- und ESG-Transformationen, die diese hochkomplexe und globale Produktwertschöpfungskette je erlebt hat. Um erfolgreich zu sein, sind große Anstrengungen, branchenübergreifende Zusammenarbeit, technologische Umwälzungen, öffentlich-private Partnerschaften und verstärkte Forschungsaktivitäten erforderlich. Wenn die Ausweitung der Branche jedoch gemeistert wird, wird sie bis 2030 potenziell mehr als 400 Milliarden US-Dollar an Wertschöpfungsketteneinnahmen generieren, zu bis zu 18 Millionen Arbeitsplätzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette beitragen und von 2021 bis 2050 rund 70 Gt CO2e an kumulierten Straßenverkehrsemissionen vermeiden .

Wir sind der festen Überzeugung, dass eine belastbare, nachhaltige und zirkuläre globale Wertschöpfungskette für Batterien nicht nur möglich, sondern auch bewundernswert ist, um ein nachhaltiges, integratives Wachstum zu erreichen.

Jakob FleischmannUndPatrick Schaufusssind Partner im Münchner Büro von McKinsey, woMartin Linderist Senior Partner;Mikael Hanickeist Senior Partner im Göteborger Büro;Evan Horetskyist Partner im Stockholmer Büro;Bei Ibrahim ist Berater im Londoner Büro; UndSören Jautelatist Partner im Stuttgarter Büro, woLukas Torschtist Berater undAlexandre van de Rijtist assoziierter Partner.

Die Autoren möchten der Global Battery Alliance und ihren Mitgliedern dafür danken, dass sie diesem Artikel tiefe Einblicke in die Praxis und Fachwissen gegeben haben. McKinsey arbeitet seit ihrem ersten Bericht im Jahr 2019 mit der Global Battery Alliance zusammen: „A Vision for a Sustainable Battery Value Chain in 2030: Unlocking the Full Potential to Power Sustainable Development and Climate Change Mitigation“. Darüber hinaus möchten die Autoren Marcelo Azevedo, Nicolò Campagnol, Bernd Heid, Russell Hensley, Patrick Hertzke, Evan Horetsky, Raphael Rettig, Daniel Schmid, Markus Wilthaner und Ting Wu für ihre Beiträge zu diesem Artikel danken. Sie möchten außerdem der umfassenderen Partnerschaft Automotive, Sustainability, Global Energy and Materials Practice und ihren Lösungskollegen bei MineSpans, Battery Insights, Sustainability Insights, der McKinsey Platform for Climate Technologies und dem McKinsey Center for Future Mobility für ihren Input und ihre Anleitung danken.