„Vollständiger Ersatz“ der Lithium-Ionen-Technologie „schwer vorstellbar“

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Prof. Dr. Peter Birke vom Institut für Photovoltaik der Universität Stuttgart sprach mit Battery-News über die Grenzen der technologischen Entwicklung von Batterien, über Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe als mögliche Alternativen und die Vorteile des Standorts Deutschland für die Produktion von Batteriezellen.

Es wird keine Wunderbatterie geben“ sagt Birke über künftige Entwicklungen im Batterie-Bereich. Diese würden unter anderem beeinflusst durch die begrenzte Rohstoffverfügbarkeit sowie die immer wichtigeren Nachhaltigkeits-Kriterien, außerdem müsse man eine optimale Mischung finden zwischen „Energiedichte und der Leistung, der Lebensdauer, der Sicherheit, den Kosten“. Dies werde „die Entwicklung zukünftiger Batterien immer begleiten und beschränken.“ Daher werde als Alternative auch „der Blick auf die Brennstoffzelle und synthetische Kraftstoffe, die CO2-neutral hergestellt werden, immer wichtiger.“ Er sehe „ein Nebeneinander dreier Technologien, Batterie, Brennstoffzelle, synthetische Kraftstoffe“. Die Brennstoffzelle könne seine Stärken bei bei großen Transportmitteln und ist bei vielen stationären Anwendungen optimal ausspielen, synthetische Kraftstoffe seien als eine nachhaltige Option für Langstreckenflugzeuge und Containerschiffe denkbar.

Als technologisch besonders vielversprechend für die Weiterentwicklung von Batterie-Technologien sieht Birke „zunächst ganz besonders alle Aspekte der Digitalisierung“ sowie „alternative Binder und Lösemittel, quasi-kontinuierliche Pastenmischer, die im Minutentakt beim Anmischen arbeiten und das Dosieren und Verteilen von Elektrolyten“. Interessant sei auch der Einsatz von künstlicher Intelligenz „bei der Formierung (dem ersten Laden einer Batteriezelle) und der zuverlässigen Erkennung und Bewertung von Zellschäden nach dem mehrwöchigen Lagerungsprozess in der Produktion.“

„Bemerkenswerte Marktanteile auch für europäische und deutsche Zellhersteller“ möglich

Da der Bedarf an Batteriezellen mit der steigenden Zahl an Elektroautos stetig steigt, spricht sich Birke in dem Interview stark für eine Fertigung vor Ort in Europa aus: „Batterien werden da gebaut wo Zellen sind, und die Zelle muss zur Batterie kommen und nicht umgekehrt. Also muss es große Zellfertigungen für Lithium-Ionen Zellen in Europa geben, solange man dort auch Elektroautos fertigt.“ Der Batterieexperte verweist auf „bemerkenswerte Marktanteile auch für europäische und deutsche Zellhersteller“, die bei den richtigen Weichenstellungen jetzt noch möglich wären: „Den Fertigungsstandort Deutschland kann man insofern immer noch mitbestimmen, aber die Zeit läuft ab.“

Auch dafür könne die Digitalisierung als „Enabler“ wirken, „für eine beachtliche wettbewerbsentscheidende Minimierung der Produktionsschwankungen.“ So seien „nochmals erhebliche Kostensenkungen und eine Steigerung der Qualität von Batterien möglich.“ Ein wichtiger Hebel sei auch der Bezug der Rohstoffe: „Etwa 70 Prozent der Kosten einer Lithium-Ionen-Batteriezelle sind Materialkosten“, sagt Birke. „Es müssen also gleichzeitig nachhaltige Lieferketten etabliert und langfristig sichergestellt werden, sowie attraktive Preise für Zellen über geschickten Rohstoffeinkauf bzw. Einkauf der Zellmaterialien gesichert werden“, empfiehlt er.

„Das ist ein großer neuer Leuchtturm am Horizont!“

Deutschland habe dank seiner starken Forschungslandschaft beste Voraussetzungen als Standort für eine Batteriezellfertigung, findet Birke: „Zweifelsohne besteht in Deutschland eine exzellente Grundlagenforschung für innovative Batteriezelltechnologien sowie bei den Zellmaterialien“, bei „Prozesstechnologien für Batteriezellen bzw. einer Produktionsforschung für Batteriezellen“ hingegen herrsche noch Nachholbedarf. Wichtig sei „noch viel mehr angewandte und produktionsnahe Batteriezellforschung und -entwicklung. Da ist noch die Lücke“, welche Birke durch die Mitte 2022 startende Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) in Münster geschlossen sieht. „Ziel der Forschungsfabrik ist es unter anderem, das Investitionsrisiko für die Zellproduktion zu senken. Das ist ein großer neuer Leuchtturm am Horizont!

Dass die Lithium-Ionen-Technologie in den nächsten Jahrzehnten verschwindet, ist extrem unwahrscheinlich“ sagt Birke über einen möglichen Nachfolger der aktuell gängigsten Batterie-Technologie. Bei großen stationären Batterie sei Lithium-Schwefel ein vielversprechender Kandidat, auch „aufgrund des extrem attraktiven Preises für Schwefel“, im Grunde „ein Abfallprodukt der Industrie.“ Ab 2025 rechnet der Forscher mit „ernstzunehmenden Lösungen“ aus dem Bereich der Festkörperbatterie. „Ein vollständiger Ersatz“ der Lithium-Ionen-Technologie sei allerdings „schwer vorstellbar“. Es werde „vielmehr über lange Zeiträume Ko-existenzen geben“. Dass die Lithium-Ionen-Technologie in den nächsten Jahrzehnten verschwindet, hält Birke für „extrem unwahrscheinlich“.

Quelle: Battery-News — Battery-News.de im Gespräch mit Prof. Peter Birke: „Batterien werden da gebaut wo Zellen sind, und die Zelle muss zur Batterie kommen und nicht umgekehrt“

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17 Antworten

  1. Der Herr Birke, wahrscheinlich kurz vor der Emeritierung, ist absolut nicht auf der Höhe von Wissenschaft und Technik, geschweige denn informiert oder gar Teilhaber an Perspektiven für Akku.-Technologie. Ich verweise auf die neuesten CATL- und TESLA-Patente, sowie den Battery-day im Juni. Und sowas bildet die Zukunft Deutschlands aus, ja toll. Wir sind schon auf dem Abstellgleis und ziehen immer nach am Horn unserer Dampflokomotive.

    1. Und? Er gibt doch selbst zu das Deutschland Nachholbedarf bei anwendungsnaher LiIonen Forschung hat. Vor allem die meisten Wunderakkus (von na mg oder Ca) mal abgesehen bleiben ja LiIonen Akkus……

    2. @FS @Ulf J. Froitzheim Genau! Herr Prof. Dr. Birke ist ein Fachmann auf dem Gebiet der Batterie,- und Energiespeicherungstechnologie. Und wenn man schon hier beginnt, als Laie seine Expertise kleinzureden, ist das traurig.
      Und an manchen Stellen, gerade in der Lehre, muss man auch etwas realistisch sein.

  2. Experte ? Hallo ! Noch heuer kommt ein BYD-PkW mit LFP-Zellen nach Europa (LKWs und Omnibusse fahren längst auf der Welt) ! LFP haben inzwischen 75% Leistungsdichte von Lithiumionen, da sie aber vergleichsweise extrem unempfindlich sind, kann das Batteriepagage viel einfacher, billiger und leichter gestalltet werden. Das Leistungsgewicht dürfte nahezu identisch sein und die neuen Technologien von Tesla kommen ja heuer auch noch auf die Straße. Geruhsames Weiterschlafen Deutschland, aber nicht vergessen: weiterhin massiv Steuergelder verbraten !

  3. Wer ist Professor Doktor Peter Birke??
    Selbst ernannter Professor oder Doktor. Doktor in was? Oder einfach einer der seine eigene Meinung die eigentlich niemanden interessiert, öffentlich machen will?
    Wäre schön wenn man solche Artikel gar nicht erst öffentlichen machen würde.

    1. Sehe ich auch so, und eine andere E-Auto-Seite habe ich inzwischen von meiner Leseliste gelöscht, weil man dort ständig mit Mythen, überholten Mutmaßungen und Herummeinereien irgendwelcher Experten (ein durch inflationären Gebrauch inzwischen für mich verbrannter Begriff) vollgemüllt wird.
      Ich hoffe, dass elektroauto-news.net seiner bisherigen Linie weiterhin treu bleibt und sich vorwiegend auf technische Berichte und Mitteilungen über neue Entwicklungen konzentriert.

  4. Meine Hoffnung war, dass aus Sicht der Autoindustrie sowie der Bundesrepublik und der Wirtschaft
    und der Batterieverfügbarkeit alle diese deutschen Firmen gemeinsam eine Batterie gemeinsam entwickeln, die in Abständen von höchstens 50 Kilometern eine Auswechselstation aufbauen wird! Ich hoffe nunmehr, das endlich der Konkurrenzgedanke bei der deutschen
    industrie überwunden wird und bald Ergebnisse in diesem Bereich sichtbar werden Standort Deutschland längerfristig zu sichern! Gruß Reinhard Hellwig

  5. Oh da kommen alle Nebenberuflich Batterie Chef Entwickler wieder hervor. Erstmal würde ich mal den Battery Day abwarten und erinnere daran dass Tesla nicht unbedingt für die Einhaltung von angekündigten Terminen bekannt ist. Ich erinnere gerne mal ans Autonome Fahren welches mehrmals im Jahre aufgeschoben wurde. Oder der viel angekündigte neue Roadster der kürzlich um 2 Jahre verschoben wurde. Also solange kein neuer Wunderakku real in Serie verbaut wird, glaube ich da noch nicht dran.
    Fakt ist sicherlich auch, daß ein Großteil der Akku Expertise in Asien sitzt, in Südkorea und China. In Namen: CATL, LG Chem, Samsung, Panasonic etc. Denen wurde das Feld die letzten Jahrzehnte überlassen. Aber nicht unbedingt Tesla. Große Ankündigungen kommen bislang lediglich aus der Tesla Ecke (siehe Termin zuverlässig oben). Realere und häufigere Aussagen gehen eher von 2025-2030 aus, bis da was richtig neues kommt. Punkt eins ist die Entwicklung, Punkt 2 die Großtechnische Umsetzung und Beherrschung des Prozesses (hohe Stückzahl bei hoher Qualität mit geringer Streuung) und Punkt 3 ist die Produktion zu Konkurrenzfähigen Preisen (neue Technologien sind häufig teurer)

    1. Zustimmung! Man soll den Tag nicht vor dem Abend loben, auch wenn die Pionierleistung von Tesla in Sachen Elektromobilität unbestreitbar ist. Jeder kleine Fortschritt ist aber momentan wichtig, weil die Gegner nicht weniger werden. Und in der Lithium- Ionen-Technik steckt noch viel Potential.

      1. Das denke ich auch. Ich möchte auch kein Tesla Bashing betreiben und finde es beeindruckend was die in den letzten 10 Jahren geschafft haben.
        Bei der Lithium-Ionen Technologie wird sich auch sicherlich noch etwas tun. Wie weit man das noch mit klassischen Elektrolyten noch treiben kann, ist die Frage, die aber nur Leute beantworten können, die daran forschen (nebenbei nehmen diese auch an Fachkonferenzen teil, lesen Publikationen etc etc). Die richtigen Experten. Was erfreulich ist, dass da viel Schwung in der Entwicklung ist. Letztlich macht derjenige, der den nächsten “Wunderakku”, der viel besser und viel billiger ist wie der heutige Stand der Technik, ein Milliarden Geschäft. Eine große Hoffnung liegt sicherlich auf den Festkörper-Akkus. Ich vermute einfach auf Grund der Temperaturunempfindlichkeit (und natürlich auch der Sicherheit) wird das der nächste große Schritt werden. Dass Akku mit flüssigem Elektrolyten bei kalten Temperaturen nicht mehr so gut funktionieren, wird man wohl eher nicht abstellen können, das bedingt die Physik. Aber lassen wir uns überraschen. Keine von uns hat eine Glaskugel.

    2. Klar haben Sie recht, das ist Alles sehr ärgerlich mit diesen Ankündigungen und Verschiebungen um Monate oder Jahre.

      Ich bin aber realistisch genug ( seit 2 Jahrzehnten in der Software Entwicklung ) und meine Erfahrung nicht nur in unseren Projekten, sondern auch bei Staatsprojekten oder bei unseren Konkurenten zeigt auf, wie immer wieder Unvorhergesehenes die Einführung verzögert. Heute ist Alles sehr softwarelastig und da erstaunt mich gar nichts mehr.

  6. Ich erinnere mich noch daran wie in den 70ern von phantasielosen Menschen behauptet wurde, das Flachbildschirme nicht machbar sind. Die Geometrie der Braunschen Röhre ließe das nicht zu

  7. Ist zwar etwas off-topic:
    @Karl: Meines Wissens war das Problem damals nicht die Blödheit oder Ignoranz der Ingenieure, sondern schlicht die noch nicht vorhandene Technik, extrem plane Glasoberflächen in der notwendigen Größe herstellen zu können. Für ein Taschenrechnerdisplay mit LCD-Technik klappte das schon, für mehr aber nicht.

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