Lithium-Schwefel-Batterien gelten seit Langem als vielversprechende Technologiealternative zu Lithium-Ionen-Batterien. Eine aktuelle Analyse von Patenten und Forschungsprojekten zeigt, welche Akteure die Entwicklung derzeit prägen, wo die technologischen Schwerpunkte liegen und wie Europa im internationalen Vergleich positioniert ist, so das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI in einer aktuellen Mitteilung.
Das zentrale Versprechen von Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) liegt vor allem in der hohen gravimetrischen Energiedichte, die sie erreichen können. Hinzu kommen eine hohe Verfügbarkeit von Schwefel als Rohstoff sowie die Perspektive, bei der Kathodenchemie ohne Nickel und Kobalt auszukommen. Allerdings ist die Technologie bislang noch deutlich von ihren theoretischen Potenzialen entfernt. Begrenzte Zyklenlebensdauer, komplexe Degradationsmechanismen und offene Fragen bei der industriellen Umsetzung haben bisher verhindert, dass sich Lithium-Schwefel-Batterien kommerziell etablieren konnten.
Dennoch ist das Interesse an Li-S-Batterien nicht verschwunden. Neue Anwendungsfelder, in denen Gewicht eine besonders große Rolle spielt, rücken die Technologie erneut in den Fokus. Dazu zählen etwa auch Drohnen und andere unbemannte Luftfahrzeuge. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob sich in Patentaktivitäten und Forschungsprojekten eine neue Dynamik erkennen lässt – und welche Rolle Europa dabei spielt. Grundlage der folgenden Einordnung ist eine Analyse von Patentanmeldungen, Patenterteilungen sowie Forschungsprojekten in Deutschland und Europa.
Patentaktivitäten: frühe Dynamik, späteres Plateau
Ein Blick auf die Patentzeitreihe zeigt, dass Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zu Li-S-Batterien schon früh eingesetzt haben und ab etwa 2010 deutlich an Fahrt aufgenommen haben. Die Zahl internationaler neuer Patentanmeldungen stieg bis zu einem vorläufigen Höhepunkt im Jahr 2018 auf rund 600 Anmeldungen pro Jahr. Seither ist die Dynamik eher von Stagnation oder leichter Abschwächung geprägt. Bei den Patenterteilungen zeigt sich der übliche zeitliche Nachlauf; hier liegt ein Peak im Jahr 2021. Die jüngsten Jahrgänge sollten allerdings mit Vorsicht interpretiert werden, da Patentdaten für 2024, 2025 und darüber hinaus noch unvollständig sein können.
Interessant ist auch die Verschiebung bei den Anmeldern. Während sich vor 2020 Industrie und Forschungseinrichtungen noch relativ ausgewogen gegenüberstanden, entfallen seit 2020 rund zwei Drittel der Anmeldungen auf Forschungseinrichtungen und etwa ein Drittel auf Unternehmen. Das deutet darauf hin, dass Li-S-Batterien weiterhin stark von wissenschaftlich-technologischer Entwicklungsarbeit geprägt sind. Für eine Technologie, die bereits kurz vor der breiten industriellen Umsetzung steht, wäre ein stärkeres Gewicht industrieller Akteure entlang von Zellfertigung, Produktionsprozessen und Systemintegration zu erwarten.
China dominiert in der Breite, LG sticht global heraus
Regional fällt vor allem die starke Rolle Chinas auf. Seit etwa 2015 dominieren chinesische Organisationen die absoluten Anmeldezahlen von Patenten zu Li-S-Batterien. Gleichzeitig ist bei der Interpretation solcher Volumina Vorsicht geboten. Patente haben in China in vielen Technologiefeldern nicht dieselbe Selektivität oder denselben strategischen Zuschnitt wie internationale Patentportfolios in Europa, Japan oder den USA. Hohe Stückzahlen chinesischer Anmeldungen sind daher nicht ungewöhnlich und lassen sich nicht ohne Weiteres mit technologischer Führungsstärke oder Kommerzialisierungsnähe gleichsetzen. Sie zeigen aber, dass das Thema in China über viele Jahre mit großer Breite bearbeitet wurde.
Auffällig ist zudem, dass die führenden chinesischen Anmelder überwiegend aus dem Hochschulbereich kommen. Die Auswertung der Top-Anmelder in China wird von Universitäten und Forschungseinrichtungen geprägt. Große chinesische Zellhersteller tauchen zwar auf, spielen in absoluten Zahlen aber nur eine untergeordnete Rolle. Auch dies spricht dafür, dass sich ein erheblicher Teil der Aktivitäten noch auf vorindustrieller Ebene bewegt.
Global sticht zugleich ein Akteur besonders heraus: LG aus Südkorea. Das Unternehmen tritt sowohl über LG Chem als auch über LG Energy Solution auf und ist nicht nur unter den nicht-chinesischen Anmeldern, sondern auch insgesamt der sichtbarste Einzelakteur im Patentgeschehen. Unter den nicht-chinesischen Akteuren entfällt seit 2020 ein sehr großer Anteil der Anmeldungen auf LG, teils allein, teils in Kooperation mit Forschungseinrichtungen. Das ist insofern bemerkenswert, als LG im Unterschied zu vielen anderen Akteuren bereits über umfangreiche Erfahrung in der industriellen Zellfertigung verfügt. Für eine spätere Kommerzialisierung sind nicht nur Materialinnovationen relevant, sondern auch Skalierungs-Know-how, Fertigungserfahrung und Zugang zu Kunden. Zugleich bleibt offen, ob sich am Ende tatsächlich der von LG verfolgte Technologiepfad durchsetzen wird. Die technologische Basis von Li-S-Batterien ist weiterhin so offen, dass auch andere Akteure künftig wichtige Beiträge leisten könnten.
Neben LG befinden sich unter den sichtbaren nicht-chinesischen Anmeldern unter anderem die Global Graphene Group, Lyten sowie weitere vor allem koreanische Akteure. Europa spielt demgegenüber im Patentgeschehen bislang nur eine begrenzte Rolle. Unternehmen und Organisationen wie Saft, Theion, Umicore, CEA oder BASF sind zwar vertreten, allerdings nur mit vergleichsweise wenigen Anmeldungen.
Technologischer Fokus: Materialfragen dominieren
Die Auswertung des technologischen Fokus der Patente zeigt, dass sich ein großer Teil der Aktivitäten auf die Schwefelkathode und ihren Herstellungsprozess konzentriert. Ebenfalls stark vertreten sind Patente zu Elektrolyt-, Separator- und allgemein trennenden Schichten. Demgegenüber sind Patente zur Zellproduktion, zur Systemintegration und zu Batteriesystemen bislang deutlich seltener. Das passt zu einer Technologie, die sich noch stark auf Material- und Zellkomponentenebene entwickelt und bei der industrielle Prozessketten und Systemfragen noch weniger ausgearbeitet sind.
Auffällig ist außerdem, dass neuere Patente seit 2020 im Durchschnitt stärker fokussiert erscheinen als ältere. Frühere Patente adressierten häufiger mehrere Technologiefelder gleichzeitig, während sich neuere Anmeldungen öfter auf einzelne Komponenten oder Teilprobleme konzentrieren. Das kann als Hinweis auf einen Reifeprozess der Patentlandschaft verstanden werden, so das Fraunhofer ISI: Mit wachsendem Bestand an Vorarbeiten müssen neue Anmeldungen spezifischer werden, um überhaupt noch schutzfähige Lücken zu finden.
Inhaltlich spielt vor allem die Vermeidung des Polysulfid-Shuttle-Mechanismus, eine Nebenreaktion, die den Akku schneller altern lässt, eine zentrale Rolle. Die Patentlandschaft teilt sich hier im Wesentlichen in zwei Richtungen. Ein Teil der Erfindungen versucht, das Problem auf Kathoden- oder Materialebene zu adressieren, etwa über Metalloxide, nanostrukturierte Materialien, MXene, Graphen-basierte Ansätze, Dotierung oder hybride Materialsysteme. Ein anderer Teil setzt bei Elektrolyt- und Separatorlösungen an, etwa über Elektrolyte mit geringer Lösungsfähigkeit für Polysulfide, spezielle Anionenkonzentrationen oder funktionale Separatoren mit physikalischer oder chemischer Barrierewirkung. Dass sich ein so großer Teil der Patentaktivitäten auf diese grundlegenden Material- und Grenzflächenfragen konzentriert, unterstreicht, dass Li-S-Batterien technologisch noch nicht in einer Phase breiter industrieller Ausdifferenzierung angekommen sind.
Europa hat bei Lithium-Schwefel-Batterien bislang eine begrenzte Patentposition
Für Europa ergibt sich daraus ein gemischtes Bild. Einerseits zeigen die Patentdaten, dass europäische Akteure bislang nur punktuell sichtbar sind und keine prägende Rolle im globalen Wettbewerb um Intellectual Property (IP) einnehmen. Andererseits ist mit dem Unternehmen Lyten zuletzt ein Li-S-Start-up in Europa sichtbarer geworden, nicht zuletzt durch die Übernahme von Northvolt-Aktivitäten. Das kann als Chance gelesen werden, Li-S-Batterien stärker mit einem europäischen Industrieumfeld zu verknüpfen. Gleichzeitig zeigt die Patentlage, dass Europa einem solchen Akteur bislang nur begrenzt eigene geschützte Li-S-Technologien anbieten kann. Kooperationen erscheinen daher zwar möglich, könnten sich aber stärker entlang bereits vorhandener Technologiepfade von Lyten entwickeln als auf Basis einer breiten europäischen IP-Position.
Ob Li-S-Batterien zeitnah den Schritt in kommerzielle Anwendungen schaffen, bleibt offen. Die Patent- und Projektlandschaft zeigt, dass die Technologie weiterhin ernsthaft bearbeitet wird und für Anwendungen mit hoher gravimetrischer Energiedichte relevant bleibt. Zugleich deuten die Schwerpunkte der Patentierung darauf hin, dass weiterhin erhebliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen nötig sind, bevor aus materialnahen Lösungen robuste Zellen, industrielle Prozesse und marktfähige Systeme werden.
Quelle: Fraunhofer ISI – Pressemitteilung vom 18.06.2026
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