Batterietechnologie für Elektroautos
Elektroautos gelten im Individualverkehr als eines der umweltfreundlichen Fortbewegungsmittel der Zukunft und die Batterie als das Antriebsmittel für eine nachhaltige Mobilität. Bereits jetzt zeigen Prognosen, dass es bis zum Jahr 2030 einen starken Anstieg der Elektroautos geben wird. Allein in Deutschland hat sich der Bestand der Elektroautos innerhalb der letzten zwei Jahren mehr als verdoppelt. Eine wichtige Rolle in der E-mobilität spielt zur Zeit die Lithium-Ionen Batterie. Aufgrund ihrer hohen Energiedichte und geringen Selbstentladung wird sie in den meisten elektrisch angetriebenen Fahrzeugen verwendet. Allerdings sind die Bedingungen bei der Rohstoffgewinnung von Lithium aus umwelttechnischer und menschenrechtlicher Sicht teils bedenklich, weshalb seit einigen Jahren intensiv an alternativen Batterietechnologien geforscht wird.
Auch die europäische Batterieproduktion will nachziehen: Derzeit ist der Bau von mehr als 50 Batteriefabriken in Europa geplant. Im europäischen Vergleich besaß Deutschland mit Stand vom August 2023 die meisten Produktionsstandorte für Batterien für E-Autos. Vorreiter auf dem europäischen Batteriemarkt ist das schwedische Unternehmen Northvolt, dass derzeit eine Gigafabrik in Norddeutschland baut. Trotzdem haben Batterie-Unternehmen, die sich in Europa ansiedeln wollen, mit einem Rückgang der Nachfrage nach E-Autos zu kämpfen, was zu einer mangelnden Auftragslage führt.
Aktuell wird an zahlreichen weiteren Alternativen geforscht, wie der Lithium-Schwefel-Batterie, der Zink-Ionen Batterie oder dem Lithium-Luft Akku, die sich mit dem aktuellen Stand der Forschung noch nicht als alternative zur Lithium-Ionen-Batterie in E-Autos eignen, trotzdem aber teilweise bereits Marktpotential für die Zukunft aufweisen.
China ist führend auf dem Batteriemarkt - Europa will nachziehen
Innerhalb der Batterieproduktion ist China im internationalen Vergleich mit Abstand Marktführer. Die Produktionskapazität soll bis zum Jahr 2030 auf rund 4,7 Terrawattstunden pro Jahr steigen - in Europa wird sie der Prognose folgend zum gleichen Zeitpunkt bei nur 0,8 Terrawattstunden liegen. Chinesische Unternehmen wie CATL und BYD sind führend in der Herstellung von Batterien für Elektroautos, CATL hielt im Jahr 2023 einen Marktanteil von knapp 31 Prozent an der Herstellung von Elektroauto-Batterien und 37 Prozent an der Fertigung der Lithium-Ionen Batterie. Chinesische Unternehmen sind aktuell für rund 70 Prozent der Batteriezellfertigung verantwortlich und dominieren damit den Markt.Auch die europäische Batterieproduktion will nachziehen: Derzeit ist der Bau von mehr als 50 Batteriefabriken in Europa geplant. Im europäischen Vergleich besaß Deutschland mit Stand vom August 2023 die meisten Produktionsstandorte für Batterien für E-Autos. Vorreiter auf dem europäischen Batteriemarkt ist das schwedische Unternehmen Northvolt, dass derzeit eine Gigafabrik in Norddeutschland baut. Trotzdem haben Batterie-Unternehmen, die sich in Europa ansiedeln wollen, mit einem Rückgang der Nachfrage nach E-Autos zu kämpfen, was zu einer mangelnden Auftragslage führt.
Welche Alternativen zur Lithium-Ionen Batterie gibt es?
Lithiumbatterien bieten viele Vorteile. Vor allem die hohe Reichweite macht den Batterietyp am attraktivsten für Elektroautos. Doch Lithium-Akkus haben einige Nachteile: vor allem die Reaktionsfreudigkeit des Stoffes machen ihn leicht entzündlich und es besteht eine hohe Brandgefahr, weshalb eine gute Kühlung der Batterie erforderlich ist. Darüber hinaus ist die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien mit hohen Produktionskosten verbunden. Daher wird aktuell an zahlreichen Batteriealternativen geforscht:- Die Feststoffbatterie ist eine der vielversprechendsten Alternativen. Diese kommt - im Gegensatz zum Lithium-Ionen Akku - ohne flüssige Elektrolyte aus. Somit fallen die Brandgefahr und die aufwendige Kühlung des Akkus weg. Feststoffbatterien sind leichter und in der Herstellung kostengünstiger. Allerdings ist ihre Ladedauer mit dem aktuellen Forschungsstand noch zu hoch und die Reichweiten für Elektroautos zu gering. Vorreiter in der Herstellung der Feststoffbatterie ist China - bis zum Jahr 2030 wird dort eine Produktion von rund 156 Gigawattstunden prognostiziert.
- Die Redox-Flow-Batterie ist eine weitere Batteriealternative an der geforscht wird, ist . Diese wird häufig auch als "Flüssigbatterie" bezeichnet. Die Vorteile dieses Batterietyps sind ein hoher Wirkungsgrad, darüber hinaus gilt sie als sicher. Allerdings sind Redox-Flow-Batterien zur Zeit noch zu schwer und zu groß, um in Elektroautos zum Einsatz zu kommen.
- Die Natrium-Ionen-Batterie benötigt in der Herstellung kein Kobalt, welches in den meisten Lithium-Ionen Akkus enthalten ist, der unter größtenteils fragwürdigen Bedingungen abgebaut wird. Natrium ist reichlich vorhanden und gilt als besonders nachhaltig
- Die Natrium-Schwefel-Batterie gilt ebenfalls als vielversprechende Technologie. Allerdings zeigt sie bei Raumtemperatur eine schlechte Leistung und findet nur Anwendung bei Temperaturen über 250 Grad Celsius. Auf Natrium basierende Batterien sind außerdem schwerer als Lithium-Akkus und benötigen viel Platz.
Aktuell wird an zahlreichen weiteren Alternativen geforscht, wie der Lithium-Schwefel-Batterie, der Zink-Ionen Batterie oder dem Lithium-Luft Akku, die sich mit dem aktuellen Stand der Forschung noch nicht als alternative zur Lithium-Ionen-Batterie in E-Autos eignen, trotzdem aber teilweise bereits Marktpotential für die Zukunft aufweisen.
