Magnesium gilt als günstiger, reichlich verfügbar und womöglich sicherer als Lithium, doch bis zu seinem breiten Einsatz in E-Autos sind noch viele Hürden zu nehmen.
In den vergangenen Jahren hat sich Lithium zu einem der wichtigsten Metalle für die weltweite Elektrifizierung entwickelt.
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Grund ist vor allem sein breiter Einsatz in Elektrofahrzeugen: Lithium-Ionen-Batterien bieten eine hohe Energiedichte, sind leicht, schnell wieder aufgeladen und halten viele Ladezyklen durch. Das ermöglicht heutige Reichweiten und Fahrleistungen.
Damit ist Lithium zu einem zentralen Baustein für den massenhaften und alltagstauglichen Ausbau der Elektromobilität geworden.
Gleichzeitig stößt das Metall langfristig auf erhebliche strukturelle Angebotsprobleme. Deshalb prüfen immer mehr Hersteller von E-Autos Alternativen wie Mangan und Magnesium.
Warum Magnesium?
Magnesium gilt ebenfalls als kritisches Metall für Elektrofahrzeuge und stationäre Energiespeicher. Es könnte sich zu einer wichtigen Alternative zu Lithium in Batterien entwickeln.
Der Stoff ist günstiger, weltweit reichlich vorhanden und kann mehr Energie speichern. Zudem gilt er als sicherer als Lithium, weil sich keine scharfen Spitzen, die sogenannten Dendriten, bilden. Solche Strukturen können Lithium-Batterien kurzschließen oder Brände auslösen.
Eine Magnesium-Batterie kann außerdem mehr Energie auf engem Raum speichern. Das wäre ein großer Vorteil für Hersteller, die kompaktere E-Autos bauen wollen.
Magnesium zählt zu den häufigsten Elementen in Meerwasser und Gestein. Das könnte helfen, künftige Lieferengpässe wie bei Lithium zu umgehen.
Magnesium-Ionen tragen eine zweifach positive Ladung. Dadurch erreichen sie eine höhere volumetrische Kapazität und ermöglichen kompakte, energiedichte Speicherlösungen – sowohl für Elektroautos als auch für andere Geräte.
China produziert den überwiegenden Teil des weltweiten Magnesiums. Nach Schätzungen könnte das Land 2025 rund 87 bis 95 Prozent der globalen Primärproduktion stellen, also etwa 830.000 bis 950.000 Tonnen, laut (Quelle auf Englisch) „Elements“ von Visual Capitalist.
Die Förderung basiert vor allem auf großen Dolomitvorkommen, die größten Magnesiumreserven liegen in der Provinz Liaoning.
Der zweitgrößte Produzent ist Israel, das Magnesium vor allem aus dem Toten Meer gewinnt. Russland und Brasilien gehören ebenfalls zu den wichtigen Förderländern; bedeutende Lagerstätten liegen etwa in Satka und Brumado.
Mangan gewinnt zusätzlich an Bedeutung – als Ergänzung für Lithium-Batterien, nicht als vollständiger Ersatz. Mangan-Batterien haben eine deutlich geringere Energiedichte, lassen sich nicht Hunderte Male zuverlässig aufladen und liefern eine niedrigere Spannung.
Sie eignen sich daher gut als Zusatz in hybriden Systemen mit Lithium, geraten bei hohen Leistungsanforderungen aber schnell an ihre Grenzen.
Warum die Lithiumversorgung wackelt
Eine der größten Hürden für das Lithiumangebot sind lange Projektlaufzeiten. Vom ersten Fund bis zur Produktion vergehen im Schnitt sechzehn bis achtzehn Jahre, wie Analysen (Quelle auf Englisch) zeigen. Verantwortlich sind komplexe Genehmigungsverfahren, Rechtefragen bei der Exploration und schwierige Finanzierungen in vielen Regionen.
Der Abbau in Hartgestein erzeugt zudem große Mengen Abraum. Die Gewinnung aus Sole verbraucht enorme Wassermengen – meist in sehr trockenen Regionen. Das ruft zunehmend Anwohnerinnen und Anwohner sowie Umweltverbände auf den Plan.
Hinzu kommt: Nach einem starken Preissturz infolge eines früheren Überangebots haben viele Unternehmen ihre Investitionen in den Bergbau und ihre Explorationsbudgets gekürzt. Das gefährdet die künftige Förderpipeline und damit auch die weltweite grüne Transformation.
Ein Großteil der bekannten Lithiumvorkommen liegt in Australien und im südamerikanischen „Lithiumdreieck“. Gleichzeitig kontrolliert China einen großen Teil der Raffineriekapazitäten, die für Batteriematerial in Industriequalität nötig sind.
Magnesium-Batterien?
Der Großteil der Magnesium-Batterien befindet sich derzeit noch in der Testphase, etwa an der University of Waterloo.
Dennoch entwickeln mehrere große Autohersteller inzwischen magnesiumreiche oder manganhaltige Alternativen wie Lithium-Manganese-Rich- oder LMFP-Zellen und erforschen langfristige Magnesium-Chemien.
MG (SAIC Motor) hat kürzlich neue Lithium-Manganoxid-(LMO)-Halbfeststoff-Akkus der SolidCore-Reihe in Modellen wie dem MG4 EV Urban eingeführt. Das Modell soll Ende 2026 in Großbritannien und auf dem europäischen Markt starten.
General Motors und LG Energy Solution peilen derzeit einen kommerziellen Start ihrer fortgeschrittenen Lithium-Manganese-Rich-(LMR)-Zellen für 2028 an. Der hohe Mangananteil soll die Kosten senken und die Energiedichte für künftige Elektro-Pick-ups und SUVs erhöhen.
Auch Toyota finanziert seit Jahren gezielte Forschung, um klassische Lithium-Chemie durch Magnesium-Systeme mit hoher Kapazität zu ersetzen. Wann erste Serienfahrzeuge mit dieser Technologie auf die Straße kommen, ist jedoch offen. Forschende warten noch auf stabilere Elektrolyte.
Great Wall Motor setzt zudem auf halbfeste Magnesium-Druckgusstechnik, um Bauteile zu erleichtern. Tesla verbaut ausgewählte Magnesium-Legierungen in Komponenten des Model 3 und des Model Y.
Warum Magnesium-Batterien noch selten sind
Magnesium-Batterien stoßen zwar auf wachsendes Interesse als mögliche Alternative zu Lithium. Bis zur breiten Nutzung stehen sie jedoch vor großen technischen Hürden.
Ein zentrales Problem ist die langsame Bewegung der Ionen. Magnesiumteilchen wandern deutlich träger durch die Materialien im Akku.
Das führt zu sehr langsamen Ladezeiten und schwacher Leistung bei starker Beschleunigung. Auch bei kalten Temperaturen funktionieren die Zellen schlechter. Unter diesen Bedingungen fällt es Magnesium-Batterien schwer, mit schnell ladenden Hochleistungs-Lithium-Akkus mitzuhalten.
Schwierig ist auch die Suche nach geeigneten Elektrolyten – flüssig oder fest –, durch die Magnesium gut wandern kann, ohne dass der Werkstoff zerfällt. Viele Elektrolyte, die Magnesium-Ionen effizient transportieren, korrodieren bisher die inneren Bauteile der Batterie.
Ähnlich komplex ist die Entwicklung von Kathodenmaterialien, die das Einlagern und Herauslösen von Magnesium-Ionen über viele Zyklen aushalten, ohne zu zerbröseln.