Batterie-Trends 2023

Anlässlich des Internationalen Tages der Batterie gibt Aiways einen Einblick in die aktuellen Batterie-Trends. „Die Batterie wird in diesem Jahr 222 Jahre alt, und es ist bemerkenswert, wie weit sich die Technologie in dieser Zeit entwickelt hat“, erklärt  Alexander Klose, Executive Vice President Overseas Operations bei Aiways.“ Bis zum Jahr 2030 wird die weltweite Nachfrage nach Batterien voraussichtlich um etwa 30 Prozent steigen und sich damit 4.500 Gigawattstunden (GWh) pro Jahr nähern, wobei die Wertschöpfungskette für Batterien zwischen 2020 und 2030 voraussichtlich um das Zehnfache wachsen wird. Es wird erwartet, dass der jährliche Umsatz allein im Umfeld der Batterie-Fertigung auf bis zu 410 Milliarden Dollar ansteigt.

Neuartige Materialien und Zusammensetzungen werden die Energiedichte der Lithium Ionen Batterien weiter verbessern. Wenn die Energiemenge in einem gegebenen Batterievolumen erhöht wird, kann die Batterie kompakter und leichter ausgeführt werden. Ein weiterer Punkt der Neuentwicklung zielt auch darauf ab, die Lade- und Entladeraten von Batterien zu verbessern, was ein schnelleres Laden und Entladen ohne Leistungseinbußen ermöglichen wird. Moderne Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) Batterie sind in ihrer nun dritten Generation so leistungsfähig wie nie zuvor und das trotz steter Verringerung der Anteile an Mangan und Kobalt. Eine Substitution der teuren Rohstoffe bleibt dennoch eines der oberstes Entwicklungsziele.

Ziel ist es, den Preis für Batteriepacks unter 100 EUR/kWh zu drücken, verglichen mit dem derzeitigen Preis von etwa 130 EUR/kWh (Stand 2021). Die Forschungsschwerpunkt liegen vor allem auf alternativen Kathoden, die reich an Mangan sind und kein Kobalt benötigen, wie LMFP, NMx und LNMO. Lithium-Eisenphosphat (LFP)-basierte Batterien sind hingegen schon im Massenmarkt angekommen. Trotz ihrer geringeren Energiedichte überzeugen hier vor allem die lange Lebensdauer und die deutlich geringeren Kosten. Darüber hinaus werden durch die jüngsten technologischen Fortschritte wie Cell-to-Pack (CTP), strukturelle Batteriepacks und die Verwendung großformatiger Zellen die Nachteile der geringeren Energiedichte von LFP wirksam gemildert.

Vier Prozent aller in der EU produzierten neuen Lithiumbatterien sollen bis 2030 aus recycelten Materialien hergestellt werden. Ziel ist es, diesen Prozentsatz bis 2035 auf 10 % zu erhöhen. Zur Bewältigung dieser Herausforderung haben sich drei potenzielle Wege am Ende des Batterie-Lebenszyklus herauskristallisiert. Die erste und einfachste Option ist die Reparatur schadhafter Akkus für den weiteren Einsatz. Die zweite Option ist die Nutzung gealterter Batterien in der Zweitverwendung, etwa als Netz- oder Heimspeicher. Die dritte Option besteht darin, recycelte Batteriematerialien als Ausgangsmaterial für die Herstellung neuer Batterien zu verwenden. Dies würde den Nachfragedruck auf wichtige Rohstoffe verringern und den gesamten Ressourcen-Fußabdruck von Batterien deutlich reduzieren.

Ein begrenzender Faktor beim Leistungsabruf von Elektrofahrzeugen, aber auch beim Ladevorgang ist der maximale Stromfluss. Er kann aufgrund des steigenden elektrischen Widerstands und der steigenden Temperatur des leitenden Materials nicht beliebig erhöht werden. Eine weitere Steigerung der Leistung ist nur möglich mit einer Erhöhung der Spannung. 800 Volt-Batteriesysteme sind deshalb in der Lage bei gleicher Stromstärke mit doppelter Leistung im Vergleich zu 400V-Systemen zu laden.