Dirk Uwe Sauer ist Universitätsprofessor und Lehrstuhlinhaber für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik an der RWTH Aachen. Im Interview mit Batterie-News.de hat er über die Bedeutung der Lithium-Ionen-Batterie und aktuelle technologische Herausforderungen für den Wirtschaftsstandort Deutschland gesprochen.
In heute von den Bändern laufenden Elektro-Pkw ist der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterie die Norm. Unternehmen und Forscher arbeiten zwar intensiv an neuen, besseren Energiespeichern wie beispielsweise Festkörper-Akkus, bis auf weiteres werden laut Fachleuten aber die aktuellen Batterien die Praxis prägen. Das sieht auch Sauer so.
„Die Lithium-Ionen-Batterie – dieses Jahr auch mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet – ist eine wissenschaftliche und kommerzielle Erfolgsgeschichte“, sagte der Experte im Gespräch mit Batterie-News.de. Es gehe nun vor allem darum, von einem bereits hohen Niveau weitere Kostensenkungen und eine verbesserte Sicherheit zu realisieren sowie die selteneren und entsprechend teuren Materialien zu ersetzen.
Mit Blick auf die Marktsituation sagte Sauer, dass sich Europa bei Lithium-Ionen-Batterien von der Abhängigkeit asiatischer Akkufertiger lösen müsse. Diese beherrschen derzeit den Markt, wodurch steigende Preise und Lieferengpässe drohen. Deutschland dürfe sich bei der Batteriezellen-Fertigung nicht auf einen einzelnen Prozessschritt konzentrieren, sondern müsse die ganze Wertschöpfungs- und Produktionskette adressieren. Dazu gehöre auch eine möglichst emissionsarme Produktion.
Sauer glaubt, dass die Lithium-Ionen-Batterie bei der zukünftigen Mobilität „lange dominieren“ wird. Er wies daraufhin, dass es sich dabei nur um einen Überbegriff über eine Vielzahl von Materialvarianten handele. Er gehe davon aus, dass es im Detail eine Vielzahl von Chemievarianten und auch Zellgeometrien geben wird, diese im Wesentlichen aber in die Klasse der Lithium-Ionen-Batterien fallen werden.
Neue Akku-Technologien lassen auf sich warten
Neue Technologien wie Magnesium-Ionen-, Metall-Luft- und Metall-Schwefel-Batterien werden nach Ansicht des RWTH-Professors bei Pkw in den kommenden 15 Jahren „keine wesentliche Rolle spielen“. Lithium-Schwefel-Batterien könnten allerdings im Bereich des Flugverkehrs bald interessant werden. Lithium-Luft-Batterien seien für die Grundlagenforschung interessant, eine kommerzielle Nutzung aber noch weit weg.
Batterien mit festem statt flüssigem Elektrolyt bezeichnete Sauer als eine evolutionäre Weiterentwicklung der gängigen Lithium-Ionen-Batterien. Bei ihnen gebe es aber noch viele offene Fragen, auch mit Blick auf die Produktion. Anders als einige Kollegen sieht er den Schritt zu Festkörper-Batterien nicht als „Game Changer“ und erwarte „keine wesentlichen Performanceparameter, die die Anwendung von Batterien revolutionieren werden“.
„Das Warten auf einen Technologiesprung oder Game Changer führt nur dazu, die aktuellen Entwicklungstrends zu verpassen“, meinte Sauer abschließend. Letztendlich seien es in fast allen Anwendungen die Kosten, die entscheiden.
MiguelS NL meint
Ja, der Preis-Kurve (regressiv, negativ beschleunigend…) mal abflachen, genau so wie die jährliche Absatzkurve mal abflachen wird. Ggf. flacht die preiskurve (positiv beschleunigend , progressiv…) früher oder sogar später ab als die Absatzkurve, ohne Einfluss auf den Absatz zu haben.
Die Absatzkurve ist (wird) eine S-Kurve, die Preiskurve eine umgekehrte S-Kurve.
Es gibt viele Quellen mit Info zu der Preisentwicklung, mit unterschiedliche Ausgangsdaten, sie zeigen aber alle den gleichen Trend.
Seht folgenden Beispiel, Trend gleich mit Statista (Beispiel Jörg2)
https://about.bnef.com/blog/behind-scenes-take-lithium-ion-battery-prices/
MiguelS NL meint
„ Ja, die Preiskurve (regressiv, negativ beschleunigend…) wird mal abflachen, genau so wie die jährliche Absatzkurve (positiv beschleunigend , progressiv…) mal abflachen wird. Ggf. flacht die Preiskurve früher oder sogar später ab…“
alupo meint
Ich sehe das genauso, und das schon sehr lange.
Aber: eine bedeutsame Weiterentwicklung der aktuellen LiIonenbatterie sehe ich auch in dem, was von Elon Musk letztes Jahr verkündet wurde: „300 Wh/kg seien kein Problem (aktuelle Teslazellen erreichen 250 Wh/kg)“. Außerdem wird die Zelle absolut gesehen billiger werden, d.h. die Kostenverbesserung pro kg beträgt vielleicht 30%?
Zusammen mit der Ankündigung, dass eine Batterie gut für 1 Million Meilen sein wird, halte ich das schon einen gewaltigen Schritt bei der Evolution. Ich würde es eher eine leichte Revolution nennen.
Gespannt bin ich aber auch was Toyota (nicht gerade bekannt für übertriebene Versprechungen) bei der Olympiade hinsichtlich ihres angekündigten Feststoffakkus (anstatt eines Lithiumsalzes und eines flüssigen Elektrolyten wird reines Lithiummetall verwendet. Wenn das klappt sollte der Akku für einige 1000 km Reichweite gut sein) verkündet.
Das wäre eine große Revolution und der Meinung von Prof. Sauer widersprechen. Abwarten, 2020 wird spannend, nicht nur was das bisherige Hochfahren der GF3 oder des heutigen Teslaaktienkurses betrifft.
Jeru meint
Das Sie hier schon wieder völlig ohne Not ihre Teslaaktien erwähnen und zum Thema machen:
Mit Brennstoffzellenaktien hätten Sie im gleichen Zeitraum mehr Geld verdient. Haben Sie diesen Bereich etwa unterschätzt oder nicht auf dem Schirm? Eine verpasste Chance.
nilsbär meint
Nichts gegen den Professor, aber wo sind die nachhaltigen Ergebnisse aus deutschen Forschungslabors?
Jörg2 meint
@Ecoment
„Das zeigt das Märchen von 16 Prozent günstigeren Batterien pro Jahr ist ein Märchen aus Miguels Kinderstube .“
Wenn Du Dir die Preisentwicklung ansiehst (und Dir die Prozente ausrechnest), wirst Du sehen können, dass Miguel eher untertreibt.
Peter W meint
Lithium ist nunmal das leichteste Metall und kann so im Verhältnis zu seinem Gewicht sehr viel Energie speichern. Das Kunststück ist diese Lithiumionen in ein Material einzubetten, das sehr viele davon aufnehmen und wieder abgeben kann. Und das auch noch möglichst oft und jahrelang.
Werwendet man stattdessen Magnesium, müssen eben andere Probleme gelöst werden. Niemand sollte glauben, dass da von Heute auf Morgen irgendwass Bahnbrechendes passiert. Forschung und Entwicklung dauert …
Ecoment meint
Das zeigt das Märchen von 16 Prozent günstigeren Batterien pro Jahr ist ein Märchen aus Miguels Kinderstube .
Stocki meint
Versuchen wir es doch einfach mit Fakten. Statista traue ich es zu, daß sie nicht lügen:
https://de.statista.com/statistik/daten/studie/534429/umfrage/weltweite-preise-fuer-lithium-ionen-akkus/
Peter W meint
Das Problem ist aber, dass Statista Geld für seine Ergebnisse will, und diese somit nicht Jedermann zugänglich sind.
Jörg2 meint
@Peter W
Wenn Du Tante Google bemühst, wird Dir STATISTA auch die Zahlen anzeigen.
Die Zahlenreihe in meinem Beitrag sind die Angaben von STATISTA.
Jörg2 meint
@Ecoment
Hier die Preisentwicklung (Lithium-Ionen-Batterie, Angaben in EUR/kWh, für 2020 und 2022 prognostiziert)
2013 400
2014 360
2015 275
2016 225
2017 171
2018 149
2019 105
(2020 84)
(2022 75)
Jeru meint
Ihre Prognose zeigt ja deutlich, dass die Preisreduktion wesentlich langsamer stattfinden wird als bisher.
Die Entwicklung der Lithium-Ionen Batterie war rasant, die Luft ist nun aber eher raus. Die Brennstoffzellentechnologie hat diese Entwicklung noch vor sich. Und das ist auch zwingend notwendig, um schnell CO2 in allen Sektoren senken zu können.
NB meint
Die Brennstoffzelltechnologie wird schon seit ca. 40Jahren entwickelt, ob nicht schon eher da die Luft raus ist?
Sledge Hammer meint
Falsch, die Brennstoffzellentechnologie hat ihre Entwicklung bereits hinter sich. Es wird schon mehr als doppelt so lange an dieser Technologie geforscht wie an der Lithium-Ionen Batterie, und der Durchbruch ist noch immer nicht in Sicht. An diesem Umstand wird sich auch in Zukunft nichts ändern.
Jörg2 meint
@Jeru
Eine Prognose ist eine Prognose. Was die Realität bringen wird, werden wir erst noch sehen.
(Es ist übrigends nicht meine Prognose.)
Ich vermute, es gibt durch weitere Massenproduktion noch erhebliche Preissenkungsmöglichkeiten.
Peter W meint
Jeru, ein Preisrückgang um (Beispielsweise) 20 % jährlich bedeutet auch, dass der Rückgang in Euro je kWh immer kleiner wird.
20% von 400 Euro ist nunmal deutlich mehr als 20% von 100 Euro! Die Liste zeigt in etwa diesen Trend.
Jeru meint
@Peter W
Also ich sehe ab 2020 eine „Quasi-Stagnation“. 10 % in zwei Jahren.
2020 – 84
2021 –
2022 – 75
Jörg2 meint
@Jeru
Die Zahlen für 2020ff sind eine Prognose. Wie immer diese Prognose zustande gekommen ist, ob sie zurückhaltend oder optimistisch erfolgt ist … diese Zahlen sind noch keine Realität. In 2022 können wir ja dann nochmal die %-Rechnung bemühen.
In der Historie liegen die %-Sätze deutlich oberhalb der besagten 16%.
alupo meint
Zu Wasserstoff sage ich nur soviel:
Wenn man viel Zeit und vor allem viel Geld hat kann man gerne darauf warten.
Die energieintensive Produktion mittels reiner H2O-Elektrolyse ist in der Industrie absolut unwirtschaftlich. Bitte jetzt nicht mit der NaCl-Elektrolyse kommen, die wird nur nach dem Chlorgasbedarf gefahren und die Wirtschaftlichkeit kommt aus der Natronlauge und dem Chlor. Der anfallende Wasserstoff ist mengen- und wertmäßig absolut unbedeutend.
Da ich schon älter bin habe ich keine Zeit zum warten. Aber auch meine Kinder, Mitte 20, werden wohl eher den Stecker reinstecken als zu 700 bar zu tanken und diesen unter dem eigenen Hintern zu transportieren.
Übrigens, das aktuelle MS hat 610 km WLTP Reichweite. Ich rechne in diesem Jahr damit, dass Tesla die Früchte der Maxwelltechnologie durch Jeff Dahn erntet, d.h. 700 bis 750 km Reichweite. Was schafft der Mirai? Und liegt fa zufällig eine der 1,8 Mio. € teuren Tankstellen auf dem Weg?
Nein, für mich zu teuer, zu energieverschwenderisch (u.a. H2-Transport auf Diesel-LKWs in 50.000 PKW-Kilometer-Häppchen anstatt dieselfrei per Kabel) und auch viel zuwenig Kofferraum ;-)…
Wie kann man nur diese ganzen Nachteile nicht erkennen im Zeitalter von eAutos, die schon heute mit über 100 km/5 Minuten laden. Und, etwas langsamer, auch zuhause. Dann eben langsamer über die Nacht.
Jeru meint
@alupo
„Wie kann man nur diese ganzen Nachteile nicht erkennen [..]“
Ich weiß nicht wie oft man das hier noch schreiben soll. Niemand erkennt die vorhandenen Nachteile von FCEV/H2 nicht an. Sie haben hier in der Vergangenheit leider falsche Informationen verbreitet aber grundsätzlich hat der Einsatz von H2 natürlich auch Nachteile. Genau wie es beim Einsatz von Batterien auch der Fall ist.
Für oder gegen H2 sprechen nicht die Nachteile, sondern aus meiner Sicht die einzigartigen und sehr relevanten Vorteile! Die Welt ist komplexer als die Perspektive eines Endkunden der elektrisch Fahren möchte und eine PV Anlage auf dem Eigenheim hat. Wer sich mit dem kompletten Bild der Verkehrs- und Energiewende beschäftigt, und das ist entscheidend, versteht welche Rolle H2 spielen muss. Unabhängig von den Vorteilen, ist dann der Einsatz auch in mobilen Anwendungen nicht mehr weit und kann für bestimmte Anwendungen dann die beste Lösung sein.
Ich bin mir nicht sicher, ob die User hier im Forum diese Perspektive einnehmen oder nicht lieber ein einfacher Endkunde mit ein bisschen YouTube-Wissen bleiben wollen.
hu.ms meint
Leute, das thema hatte wir hier doch schon gefühlt 100 mal.
Ergebnis immer das gleiche:
Für langstrecken LKW kann H2 interessant sein. Auch für wenige prozent leute, die unbedingt schnell die fahrenergie aufnehmen wollen bzw. sich zum bisherigen einfach nicht ändern wollen und dafür den erheblichen mehrpreis bezahlen kann ein sehr kleiner H2-PKW-markt entstehen.
Für den kostenbewussten PKW-fahrer ist es aber einfach unwirtschaftlich.
Albert Deutschmann meint
@alupo:….zufällig eine der 1,8 Mio. € teuren Tankstellen auf dem Weg?
An der Aussage mit der1,8 Mio. € teuren Tankstellen hältst Du irgendwie beharrlich fest. Dass das aber falsch ist wurde hier schon mehrfach geschrieben. Genauso falsch, als würde ich behaupten eine Li-Io-Batterie kostet heute weiterhin 400 €/kW.
Es mag sein, das einer der ersten H2-Tankstellen so viel gekostet hat aber mittlerweile gibt es auch da Skaliereffekte und eine H2-Tankstelle ist schon unter 1 M€ zu errichten.
Albert Deutschmann meint
Natürlich meinte ich 400 €/kWh
MiguelS NL meint
Sagen wir mal so, het sich das Preis der e-Ladestation, im Vergleich zur H2-Station verbessert ?
Wenn ich sehe, was (das Junge) Tesla inzwischen an Kapazitäten (Ladevorgänge) und Netzdichte bietet im Vergleich zu dem großen Jungs, Das Müsste doch erleuchtend sein, welche Technik schon alleine von der Skalierbarkeit und vom Tempo, das meiste Potenzial hat.
Ich bin aber Technologieoffen und lass mich gerne überzeugen, was die H2-Entwicklungen angeht.
MiguelS NL meint
„ Sagen wir mal so, het sich das Preis der e-Ladestation, im Vergleich zur H2-Station verbessert ?“
Meinte ich natürlich andersrum ????
Jeru meint
Die von Miguel hier ständig herbeigeredeten Marktanteile und Entwicklungen bei den Batteriepreisen sowie Kapazitäten sind auch aus meiner Sicht unrealistisch.
alupo meint
Die neue Batterie von Tesla soll eine um 20% höhere Kapazität pro kg (250 gg. 300 Wh/kg) haben und das auch noch bei geringeren Kosten. Das würde bei Tesla dann zu einer Kostenreduktion von vielleicht 30 % führen.
Ich bin überzeugt, dass diese Zelle noch dieses Jahr kommt und im Semi, im CT, aber auch in den Midellen S3XY verbaut wird. 2020 wird ein tolles Teslajahr werden (die GF3 produziert schon seit dem Wochenende 3000 M3 pro Woche mit der Tendenz: „steigend“).
Lewellyn meint
Sehr schön, dass ein Experte mal meine laienhaft gebildete Meinung bestätigt.
Es wird keine Wunderbatterie geben, die es in die Serie schafft. Evolution statt Revolution.
Alex meint
Das ist super das ihre Glaskugel wohl genau so gut funktioniert wie die von Professor Sauer.
Definieren sie bitte „Wunderbatterie“?
Lewellyn meint
Eine Batterie, die so gut ist, dass die Li-Ion-Produktion weltweit eingestellt und die neue Batterie stattdessen produziert wird.
Jeru meint
Ein schöner Artikel der das bestätigt, was allgemein bekannt sein sollte.
– Lithium-Ionen Batterien werden noch länger die Lösung der Wahl bleiben
„Sauer glaubt, dass die Lithium-Ionen-Batterie bei der zukünftigen Mobilität „lange dominieren“ wird.“
– Die Kostenreduktion wird immer schwieriger und große Sprünge sind nicht mehr zu erwarten
„Es gehe nun vor allem darum, von einem bereits hohen Niveau weitere Kostensenkungen und eine verbesserte Sicherheit zu realisieren [..]“
Aus meiner Sicht haben wir jedoch schon aktuell und spätestens ab 2022+ einen Stand der Serientechnik, der für BEV und viele „Alltage“ ausreichend gut ist. Auch mit diesen Fahrzeugen werden schon sehr viele Nutzende glücklich werden.
Is nu so ~ meint
Das glaube ich auch !
– und bin als Nutzender 2020 dabei …
Peter W meint
So ist es. Ich bin mit meinem 38 kWh-Akku zufrieden.
Einstein hat ja schon erkannt, dass Zpeit relativ ist, vielleicht sollten wir erkennen, dass Reichweite auch relativ ist, oft sogar relativ egal.