Elektromobilität: Wie es in diesem Jahr mit der Batterietechnik weitergeht
Ohne fortschrittliche Akkus keine E-Autos oder Pufferspeicher im Stromnetz: 2023 könnte für die Technik ein entscheidendes Jahr werden.
(Bild: Lightboxx/Shutterstock.com)
- Casey Crownhart
Die Welt setzt zunehmend auf Energie aus Akkus. Im Jahr 2022 überschritt der Anteil der Elektrofahrzeuge an den weltweiten Autoverkäufen 10 Prozent, bis Ende des Jahrzehnts sollen es 30 Prozent sein. Und Maßnahmen der Politik auf der ganzen Welt werden dieses Wachstum nur noch beschleunigen: Die jüngste Klimagesetzgebung in den USA pumpt beispielsweise Milliarden in die Batterieherstellung und in Anreize für den Kauf von E-Fahrzeugen. Und die Europäische Union sowie mehrere US-Bundesstaaten wollen Verbrenner bereits im nächsten Jahrzehnt verbieten.
Die meisten Elektrofahrzeuge werden heute mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben, einer bereits jahrzehntealten Technologie, die bekanntermaßen auch in Laptops und Mobiltelefonen zum Einsatz kommt. Die Jahre der Entwicklung haben dazu beigetragen, die Preise zu senken und die technische Leistung zu erhöhen, so dass heutige E-Autos langsam am Preisniveau von Verbrennern kratzen – und Hunderte von Kilometern zwischen zwei Aufladungen zurücklegen können. Lithium-Ionen-Batterien finden auch neue Anwendungen. Sie stecken immer häufiger in Zwischenspeichern für das Stromnetz, die helfen sollen, die schwankenden Strommengen der Erneuerbaren wie Wind und Sonne auszugleichen.
Doch es gibt noch viel Raum für Verbesserungen. Sowohl Universitätslabore als auch Unternehmen suchen nach Möglichkeiten, Akkutechnologie zu verbessern – Kapazitäten zu erhöhen, Ladezeiten zu verkürzen und Kosten (weiter) zu senken. Doch gleichzeitig treibt die Sorge um die Verfügbarkeit wichtiger Batteriematerialien wie Kobalt und Lithium die Suche nach Alternativen zur Standard-Lithium-Ionen-Batteriechemie voran. 2023 könnte hierbei ein entscheidendes Jahr werden.
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Die Neuerfindung der Batterie
Ein Bereich, den man in diesem Jahr im Auge behalten sollte, sind die sogenannten Festkörperbatterien. Lithium-Ionen-Batterien und chemisch verwandte Systeme verwenden ein flüssiges Elektrolytmaterial. Festkörperbatterien sollen mehr Energie auf kleinerem Raum speichern, was die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen würde. Auch sind im Idealfall die Ladezeiten geringer und die Brandgefahr verringert sich.
Festkörperbatterien können zudem eine breite Palette von Batteriematerialien verwenden. Ein führender Kandidat für die Kommerzialisierung ist Lithiummetall. Quantumscape zum Beispiel konzentriert sich auf diese Technik und hat schon vor seinem Börsengang im Jahr 2020 Hunderte Millionen US-Dollar an Investitionsmitteln eingeworben. Das Unternehmen hat einen Vertrag mit Volkswagen geschlossen, der den Einsatz seiner Batterien in Autos bis 2025 ermöglicht.
Die Neuerfindung der Batterie ist allerdings schwierig. Bei Lithium-Metall-Batterien gibt es etwa Bedenken beim Verschleiß und Problemen bei der Herstellung. Doch Ende Dezember gab Quantumscape bekannt, dass es erste Muster an Partner in der Automobilindustrie zu Testzwecken geliefert hat – ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Einführung von Festkörperbatterien in Autos. Andere Anbieter von Festkörperbatterien wie etwa Solid Power arbeiten ebenfalls an der Entwicklung und wollen bald erste Tests durchführen.
Natrium statt Lithium
Festkörperbatterien sind nicht die einzige neue Akkutechnologie, auf die man in diesem Jahr achten sollte. Natrium-Ionen-Batterien gelten als weitere Alternative. Diese Batterien sind ähnlich aufgebaut wie Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich eines flüssigen Elektrolyts, doch statt Lithium verwenden sie Natrium als Hauptbestandteil. Der chinesische Batteriegigant CATL will Berichten zufolge im Jahr 2023 bereits mit der Massenproduktion dieser Batterien beginnen.
Natrium-Ionen-Batterien sind zwar nicht grundsätzlich leistungsfähiger, könnten aber Kosten senken, da sie auf billigere und besser verfügbare Materialien zurückgreifen als Lithium-Ionen-Batterien. Es ist jedoch nicht klar, ob diese Batterien die aktuellen Anforderungen an die Reichweite und die Ladezeit von Elektrofahrzeugen erfüllen können. Deshalb zielen mehrere Unternehmen, die sich um diese Technologie bemühen – darunter das US-amerikanische Unternehmen Natron –, zunächst auf weniger anspruchsvolle Anwendungen ab, etwa stationäre Akkuspeicher oder E-Bikes und Motorroller.