Moderne Elektroautos fahren meist mit Lithium-Ionen-Batterien. Die Branche hofft zwar auf neue Energiespeicher, die leistungsstärker, sicherer und haltbarer sind sowie günstiger zu produzieren – Fachleute gehen jedoch nicht von einem zeitnahen Durchbruch einer neuen Akku-Art aus. Auch Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU Münster) sehen das so.
In den kommenden zehn Jahren werde die aktuell etablierte Lithium-Ionen-Technologie den Markt für wiederaufladbare Hochenergiebatterien voraussichtlich weiter dominieren. Zu diesem Schluss kommt ein Team aus Batterieforschern unter Leitung der WWU Münster in einer im Fachmagazin Nature Energy veröffentlichten vergleichenden Studie zur Serienfertigung von Lithium-Ionen-Batterien und Alternativtechnologien.
Alternative Batterie-Technologien, insbesondere Festkörper-Batterien, aber auch Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien, würden zwar intensiv erforscht, jedoch nicht industriell in Großserie produziert, so die Forscher. Ausgehend von zahlreichen aktuell entstehenden Produktionskapazitäten für Lithium-Ionen-Batterien würde eine Umstellung auf sogenannte Post-Lithium-Ionen-Batterien mit neuen Prozesstechnologien, Fertigungsumgebungen sowie Kompetenzen einhergehen und deshalb Milliardeninvestitionen erfordern.
Die Lithium-Ionen-Technologie vereine vorteilhafte Eigenschaften wie Energie- und Leistungsdichte, Sicherheit, Lebensdauer und niedrige Kosten, sagt Dr. Richard Schmuch, stellvertretender Bereichsleiter Materialien am Batterie-Forschungszentrum MEET. Außerdem würden durch die derzeit weltweit entstehenden Produktionsstätten bereits Tatsachen geschaffen, die die Aufholjagd möglicher Folgetechnologien erschweren dürften. Die Produktionsprozesse der Lithium-Ionen-Batterie ließen sich auf die meisten Folgetechnologien nicht eins zu eins übertragen. „Hier warten zahlreiche technische Herausforderungen und hohe Investitionen auf die Zellproduktion“, so Schmuch.
Einzig die Produktion von Natrium-Ionen-Batterien sei in vielen Prozessschritten vergleichbar mit der von Lithium-Ionen-Batterien. Da dieser Batterie-Typ aber bislang eine deutlich geringere Energieinhalte aufweise, stelle er derzeit keine Perspektive für den durch die Lithium-Ionen-Technologie bedienten Massenmarkt dar. Die Produktionsprozesse weiterer Post-Lithium-Ionen-Batterien wie Festkörper-, Lithium-Schwefel-, oder Lithium-Luft-Batterien unterscheiden sich laut den Experten der WWU Münster deutlich von der Herstellung der Lithium-Ionen-Batterien: Schritte wie Elektroden-Herstellung, Zellbau oder Zyklisierung erfordern andere Techniken, Herstellungsumgebungen oder Maschinen.
„Wir kennen aktuell weder alle erforderlichen Großserienmaschinen noch die dazugehörigen Prozessparameter für die Zellfertigung von Post-Lithium-Ionen-Batterien“, erklärt Fabian Duffner, Institut für betriebswirtschaftliches Management am Fachbereich Chemie und Pharmazie der WWU sowie Porsche Consulting GmbH. Für ihre Industrialisierung seien intensive Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten nötig, die sich auf den Aufbau neuer Fertigungskompetenzen und die Entwicklung neuer Maschinen konzentrieren. Zudem müssten Post-Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf alle wichtigen Leistungsparameter wie Energie, Leistung, Sicherheit, Lebensdauer und Kosten umfassend mit Lithium-Ionen-Batterien konkurrieren, um eine Alternative auf dem Massenmarkt zu werden.
Rudolf D. meint
Natürlich sind die deutschen Forscher „gefühlt“ immer rückwärtsgewandt und zukunftsscheu – die haben ja auch das E-Auto möglichst lange verhindert und lieber den Dieselbetrug mitgetragen.
Nun hat man die Lithium-Ionen-Batterie endlich in den Fahrzeugen – nun will man auch daran festhalten (wenn die schon mal so günstig überwiegend aus Asien zugeliefert wird) – nur nicht wieder was Neues!
Dann ist man überrascht, wenn die Technologie wieder zuerst in z.B. koreanischen Autos fährt?
Alupo meint
Das hab ich doch hier schon vor Jahren geschrieben dass die LiIonen Akkus die PKW und LKWs dominieren werden.
Wasserstoff verschleudert zuviel Energie, das kann und will sich niemand leisten wollen.
Klar wäre es toll wenn es heute schon einen Feststoffakku mit 400+ Wh/kg gäbe. Aber da es diesen Akku nicht gibt und ich zuwenig über seine wirklichen Nachteile in der Praxisanwendung weiß, kaufe ich mir doch lieber heute eine LiIonen Akku mit 350Wh/kg (250 + 54% laut Battery Day).
Peter W meint
Wo hat den bitte Musk eine Kapazitätszunahme von 54% je kg Akku versprochen?
So ist es halt, wenn man nur Zahlen, aber keine vergleichenden Fakten kennt. Eine Reichweitenzunahme von 16% auf Grund der platzsparenderen Bauform bei gleichbleibendem Platzbedarf wurde angekündigt. Mehr nicht! Und dieser Vergleich gilt nur für Tesla-Akkus in zylindrischer Bauweise. Was andere Akkuhersteller bis zur Marktreife der Teslaakkus anbieten werden wir dann sehen.
Chris meint
Ich verstehe nur nicht das die gebauten und im Bau befindlichen Anlagen für Lithium nix mehr wert sein sollen wenn man auf eine andere Technologie umstellt. Und das es drshalb niemand tun wird. Wie der Forscher schon schrieb Natrium Batterien sollen sehr viel gemeinsam haben. Also stellt man die „alten“ Fabriken darauf um, macht dann dort billige Netzspeicher Batterien die ja „nur“ billig sein müssen und das Gewicht ja eigentlich egal ist. Und Baut dann neue Fabriken für die zukünftigen „wunderakkus“. Also viel Fantasie braucht es eigentlich dazu nicht. Aber vielleicht bin ich nur zu naiv…
Michael meint
Wiesbaden hat gerade 21 Citaro Busse mit Festkörperbatterie bekommen. Aber nicht weitersagen, die darf es nämlich noch gar nicht geben. Völlig untauglich für die Großserie.
Andreas meint
Ja ist schon bekannt.
Wobei der Festköreperbatterie im CITRO nicht Schnellladefähig ist und eine Betriebstemperatur von 80 Grad Cellsius benötigt.
Somit im PKW-Bereich nicht brauchbar und wird eher in einer Nische verbleiben.
Carsten Mühe meint
Der Hersteller dieser Feststoffbatterie im Citaro, Blue Solutions betreibt schon seit Jahren seine Carsharing Flotte an Kleinwagen in Paris und Lyon mit genau dieser Batterie.
Andi meint
Schnelladefähig schon – nur eben mit langsameren 80 kW.
Torsten meint
Die Batterie im eCitaro ist meines Wissens nach keine wirkliche Feststoffbatterie und nüchtern betrachtet bietet sie, im Vergleich zu aktuellen Vergleichsfahrzeugen mit NMC-Technologie, nur Nachteile. Verstehe nicht, warum man sich sowas anlacht…
Peter W meint
Endlich sagt mal jemand, dass diese ganzen Träumereien vom schnellen Umstieg auf den Wunderakku Unsinn sind. Entwicklungen brauchen Ihre Zeit.
Der Lithium Ionenakku wird noch viele Jahre lang der wichtigste Energiespeicher im Automobilbau sein. Alles was bisher daran geändert wurde sind Feinheiten, die wir Laien kaum nachvollziehen können. Ob im Auto ein LiIon (Lithiumionenzelle mit flüssigen Elekrolyt), ein LiPo (Lithiumionen-Polymer-Zelle mit gelartigem Elektrolyt) oder ein LiFePo (Lithium-Eisenphosphat-Zelle) verbaut ist, ob diese Zellen mehr oder weniger Kobalt enthalten oder ob sie Silizium zur Einlagerung der Lithiumionen verwenden, oder sonstwie verbesserte Anoden oder Kathoden verwenden, das alles ist für uns Endkunden relativ egal. Einen Wunderakku wird es nicht geben. Die Zellen werden Schritt für Schritt verbessert und den Möglichkeiten angepasst.
An dieser Stelle möchte ich auch betonen, dass Forschungsgelder niemals rausgeschmissenes Geld sind. Auch wenn sich später herausstellt, dass die angestrebte Entwicklung ein Irrweg war. Die Forschung dient auch in diesem Fall dem Erkenntnisgewinn. Dass die Politik sich von Lobyisten oft zu stark beeinflussen lässt ist ein anderes Thema, aber grundsätzlich ist Forschung und Entwicklung immer eine teurer und steiniger Weg, auf dem man gelegentlich auch auf die Schnauze fällt und daraus lernt.
Pferd_Dampf_Explosion_E meint
Und der steinige Weg führt manchmal zu unerwartet guten und schnellen Ergebnissen, siehe Impfstoff; Hemmschuh ist hier (mal wieder) die Politik.
Peter W meint
Ja, das stimmt. Man sieht aber jetzt auch, dass der neue Impfstoff nicht so einfach in Massen produziert werden kann. Genau so wird es mit einer neuen Akkutechnik kommen. Ein paar tausend neuartige Zellen zu produzieren, das kann schnell gehen, aber Milliarden davon herzustellen, ist was ganz anderes und bedarf großer Investitionen.
Klaus Schürmann meint
Leider nicht nur die Subventionen sind verlorenes Steuerzahlergeld ! Diejenigen, die noch immer an Hybrid und Wasserstoff glauben, werden durch diese Studie nicht überzeugt werden. Schade.
Peter W meint
Diese Leute wird man niemals durch Studien überzeugen können. Es gibt so viele Studien, und keiner weiß was er glauben soll. Da ist die eigene Überzeugung, woher sie auch kommen mag, immer ein großes Hindernis.
Die Ewiggestrigen, oder diejenigen mit einer durch oberflächliche Betrachtungsweisen entstandenen Überzeugung, werden nur umdenken, wenn die Alternativen auch für sie zum Alltag gehören. Diejenigen, die jetzt gegen alternative Energieerzeugung und Elektromobilität eingestellt sind, werden in 10 oder spätestens 20 Jahren davon überzeugt sein, dass sie schon immer wussten, dass die alte Technik keine Zukunft hatte. Der Mensch ist ein „Gewohnheitstier“ und will, dass alles so bleibt wie es immer war. Und kaum hat sich etwas verändert, und er hat sich mitverändert, wird er das Neue als normal ansehen und verinnerlichen als wäre es schon immer so gewesen.
Eugen P. meint
Gerade ohne bahnbrachenden Durchbruch bei den Akkus bleiben Hybride und Brennstoffzelle im Spiel, die Brennstoffzelle alleine wegen des Schwerverkehrs.
Andi EE meint
Kaum … selbst grosse Lkw-Hersteller verabschieden sich von der Schiene.
https://teslamag.de/news/unterstuetzung-tesla-chef-scania-nur-begrenzt-chance-wasserstoff-lastwagen-33663
Peter W meint
Letzteres werden wir noch sehen. Ich glaube nicht daran. Die Technik ist viel zu teuer, und den teuren Wasserstoff werden die Spediteure nicht bezahlen. Akkus werden viel schneller billiger und leichter als sich das die Wasserstoffverfechter das vorstellen können.
Alupo meint
Mit den heutigen Akkus (aus der Tesla Fabrik in Fremont) schafft das neue MS Plaid+ schon 850km nach der WLTP Norm.
Warum sollte jemand da noch auf den neuen Mirai 2 warten mit seiner geringen Reichweite (und erst der Kofferraum) und dem H2-Preisrisiko wenn einmal H2 nicht mehr subventioniert wird?
hu.mus meint
Was für ein unerwartetes, hochsubventioniertes Ergebnis.
Aber was machen jetzt diejenigen, die weiter an den ganz großen Durchbruch von Festkörperbatterien oder von Wasserstoff als Speicher glauben.
Ach ja. hochsubventioniert weiterforschen. ;-)
Andi EE meint
Immerhin behauptet NIO mit dem ET7 mit Feststoffbatterien und einem deutlichen Reuchweitenplus an den Start gehen zu können. In dem Zusammenhang ist das schon interessant, weil sich die beiden Quelle diametral widersprechen.
EMfan meint
NIO ist auf das Geld der Investoren angewiesen, ganz einfach ;-)
Andi EE meint
So ist es. :)
… aber es könnte auch stimmen.
Boris meint
Ich stimme hier Andy zu. Es gibt hier sicherlich schon Entwicklungen bei Nio und Toyota die hier neue Meilensteine setzen werden.
Nur weil die deutschen Forscher nicht an die hohen Investitionen für die neuen Batterien glauben wird es diese geben, um die Semi Flotten eines Elon oder von Scania zu betreiben. Bei diesem Wachtum der letzten Jahre werden die investoren nach Batteriefertigungen suchen in die diese Ihr ganzes Geld stecken können.
Das Alles wird jetzt sich jetzt expeontiell steigern, daher sollte man die lineare Brille ablegen und auch mal über seine Leisten hinwegsehen.