Batterieforschung: Langsamer Fortschritt

„Feststoffbatterien gehören zu den heißen Kandidaten für die nächste Batteriegeneration.“ MARTIN FINSTERBUSCH

KFZ Wirtschaft: Die nächste Batteriegeneration auf Feststoffbasis soll doppelt so leistungsfähig und sicher sein wie heutige Lithium-Ionen-Batterien. Was ist dran an den Versprechungen der Autohersteller?
Martin Finsterbusch: Tatsächlich gehören die Feststoffbatterien zu den heißen Kandidaten für die nächste Batteriegeneration der Elektromobilität. Da sie keine flüssigen Elektrolyten mehr enthalten, sind sie im Unterschied zur heutigen Generation an Lithium-Ionen-Batterien auslaufsicher und temperaturstabil. An unserem Forschungsinstitut arbeiten wir außerdem an der Steigerung der Energiedichte auf das Doppelte sowie an einer Verbesserung der Langzeitstabilität.

Wie weit sind Sie mit Ihren Forschungen, und wann ist mit der Marktreife der neuen Batteriegeneration zu rechnen?
Wenn morgen einer meiner Mitarbeiter auf einen Schlag alle noch anstehenden physikalischen und chemischen Probleme löst, würde es nur noch zwei Jahre dauern. Tatsächlich haben wir aber noch einige Hürden zu überwinden, da unsere Zellen vorerst nur im Labormaßstab funktionieren. Die große Herausforderung liegt nun darin, die Funktion der einzelnen kleinen Zelle auf das Batteriepaket aus mehreren hundert großformatigen Zellen in einem Fahrzeug zu skalieren. Im nächsten Schritt müssen die Werkstoffe und Fertigungsverfahren in puncto Kosteneffizienz optimiert werden, da es in der Automobilherstellung auf jeden Cent ankommt. Ich rechne daher nicht vor 2025 mit funktionsfähigen Protoypen und nicht vor 2030 mit einer möglichen Großserienproduktion.

Autohersteller wie Toyota und Fisker, aber auch Staubsaugerhersteller Dyson wollen bereits Anfang der 2020er-Jahre Feststoffbatterien auf den Markt bringen. Ist da etwas dran, oder sind das bloß Gerüchte?
Wenn ich das wüsste, wäre ich kein Physiker, sondern ein Hellseher (lacht). In vielen Forschungslabors weltweit wird derzeit unter strengster Geheimhaltung an neuen disruptiven Batterietechnologien gearbeitet. Niemand kann heute sagen, wer schließlich das Rennen machen wird.

Man hört von verschiedenen Konzepten wie Lithium- Schwefel-, Lithium-Luft- oder gar Lithium- Glas-Batterien. Welches ist Ihrer Ansicht nach am vielversprechendsten?
Am Forschungszentrum Jülich arbeiten wir vor allem an der Entwicklung von keramischen Feststoffbatterien auf Oxid-Basis. Diese haben zwar im Vergleich mit Schwefel- oder Phosphat-basierten Festkörperbatterien größere Herausforderungen bei der Herstellung, sind dafür aber auch am stabilsten. Wir entwickeln die Ausgangspulver, Halbzeuge und Funktionsschichten und bauen daraus komplette Zellen auf. Dafür stehen uns ein langjähriges Know-how sowie ein großes Portfolio an keramischen Herstellungs- und Prozessierungsverfahren zur Verfügung, mit denen wir die unterschiedlichsten Materialien kombinieren und verschiedene Zelltypen herstellen können. Fokus ist dabei immer, möglichst kostengünstige und skalierbare Materialien und Verfahren zu entwickeln.

Würden Sie persönlich heute schon ein Elektroauto kaufen oder lieber den nächsten Technologiesprung in der Batterieentwicklung abwarten?
Es wird in den nächsten Jahren wohl keinen großen Technologiesprung, sondern vielmehr eine schrittweise Evolution der Batterietechnologie geben. Immerhin gibt es die Lithium-Ionen-Batterie mit flüssigem Elektrolyt schon seit 25 Jahren, und auch diese wird ständig weiterentwickelt. Daher interessiere ich mich auch jetzt schon für den Kauf eines Elektroautos, muss aber feststellen, dass ich von den Händlern oft keine kompetenten Antworten auf meine Fragen nach den aktuell verbauten Fahrzeugbatterien bekomme. Außerdem ist die Ladeinfrastruktur für meine Mobilitätsbedürfnisse noch nicht ausreichend vorhanden, sodass ich lieber noch etwas abwarte.