Batterieindustrie 2023: Mehr Nachhaltigkeit, Sicherheit und Unabhängigkeit

Autor: Dr. Matthias Simolka, Senior Technical Solution Engineer bei der TWAICE Technologies GmbH

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Ob Natrium-Ionen- oder kobaltfreie Lithium-Ionen-Batterien: Nachhaltigkeit, Sicherheit und Unabhängigkeit sind die zentralen Themen für E-Mobilität und Energiespeicherung im kommenden Jahr. Wie diese Trends mit Produktionsanlagen in Europa umgesetzt werden können und welche Fragen sich für die Zukunft der E-Mobilität stellen, erläutert dieser Artikel.

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In jeder Hinsicht grüner: neue Batteriegenerationen auf dem Vormarsch

Auf dem Batteriemarkt zeichnen sich neue Entwicklungen ab. Bei der Batterieproduktion liegt der Fokus vor allem auf Kosten und Sicherheit, und die Hoffnung ruht auf Natrium-Ionen-Batterien. Dieser Trend wird von weltweit führenden Batterieherstellern und -entwicklern wie CATL und BYD erkannt, die kürzlich die Markteinführung von Natrium-Ionen-Batterien für 2023 angekündigt haben. Natrium-Ionen-Batterien sind die Lösung für Anwendungen, die eine geringere Energiedichte und niedrigere Batteriekosten (pro kWh) erfordern. Sie sind sicherer und verwenden umweltfreundlichere Materialien.

Neben den Natriumionen etablieren sich immer mehr neue Batterietypen auf dem Markt oder stehen kurz vor ihrem Durchbruch. Dazu gehören LMFP-Akkumulatoren (Lithium-Mangan-Eisenphosphat), bei denen herkömmliches LFP (Lithium-Eisenphosphat) mit einem Zusatz von Mangan verwendet wird. Dieser Manganzusatz kann die Leistung von Standard-LFP-Batterien erhöhen. Auf der Anodenseite setzt sich der Trend zu einem immer höheren Siliziumanteil in der ansonsten auf Graphit basierenden Elektrode fort.

Darüber hinaus versprechen Festkörper- und Lithium-Metall-Batterien, die Leistung von Batterien zu revolutionieren, und üben bereits jetzt Druck auf "Standard"-Batterien aus. Festkörperbatterien können nachhaltiger hergestellt werden, da sie ohne giftige Lösungsmittel auskommen. Es gibt bereits mehrere Pläne, die auf eine groß angelegte Markteinführung von Festkörperbatterien ab 2025 abzielen, was bedeutet, dass die Erprobung dieser Batterien unter realistischen Bedingungen jetzt beginnen muss. Da sich die "Standard"-Batterien jedoch ständig weiterentwickeln, bleibt abzuwarten, ob die Festkörperbatterien den Quantensprung überhaupt schaffen werden.

Die globale Pandemie, Probleme in der Lieferkette, Konflikte und Kriege haben große Auswirkungen. Nachhaltigkeit bedeutet, unabhängiger zu werden, damit Materialien nicht aus Ländern bezogen werden müssen, in denen Menschenrechte, Meinungsfreiheit und fairer Handel untergraben werden. Aus diesem Grund wurde der Bau neuer Batteriewerke in Deutschland mehrfach angekündigt. Die Umstellung auf Alternativen wie Natrium und Magnesium sind erste Schritte, um die Abhängigkeit von einigen wenigen Zellherstellern zu verringern, da sowohl die Versorgung als auch die Weiterverarbeitung der Materialien in der Nähe der Produktionsstandorte erfolgen kann.

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Stärkerer Fokus auf Unabhängigkeit und Sicherheit

Bei Gesprächen mit Betreibern von öffentlichen Verkehrsmitteln und Schwerlastmobilität stehen die Zuverlässigkeit der Batterien und ein wirtschaftlicher Betrieb im Vordergrund. Die Unternehmen wollen wissen, wie lange die Geräte genutzt werden können, wann die Batterien ausgetauscht werden müssen und wie Batterien, die nicht mehr in Elektrofahrzeugen verwendet werden können, wiederverwendet werden können. Leider tritt das Thema Sicherheit trotz der vielen Vorfälle im öffentlichen Nahverkehr, wie Depotbrände in Stuttgart und Hannover sowie Busbrände in Paris und London, in den Hintergrund.  

Ähnlich verhält es sich mit der Sicherheit stationärer Batteriespeichersysteme. Allerdings ist die Branche der stationären Energiespeicher bei der Elektrifizierung bereits einige Jahre voraus. Anfangs konzentrierten sich die Unternehmen in diesem Sektor darauf, zu verstehen, wie das System zu betreiben ist, welche Fallstricke zu beachten sind und wie man den Umsatz steigern kann. Sobald dieses Wissen vorhanden war, verlagerte sich der Schwerpunkt auf die Gewährleistung des sicheren Betriebs von Energiespeichersystemen.

Die Entwicklungen im Bereich der Elektrifizierung, die im öffentlichen Verkehr zu beobachten sind, wurden bisher von Early Adopters umgesetzt, also von Innovatoren, die neue Ideen frühzeitig aufgreifen und testen. Da wir uns in einer sich schnell entwickelnden Branche befinden, wird das Thema Sicherheit in den kommenden Monaten immer mehr in den Fokus der ÖPNV-Branche rücken. Dies ist eine positive Entwicklung, da die Gesamtgröße der Batterien (und damit der Wert des materiellen Vermögenswerts) in Elektrobusflotten rasch zunimmt und damit auch die Wahrscheinlichkeit eines Sicherheitsvorfalls.

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Schlussfolgerung

In der Batterieindustrie sind mehrere größere Veränderungen geplant und in einigen Fällen bereits umgesetzt worden.

Eines ist bei all dem sicher: Der Fokus auf Nachhaltigkeit und Sicherheit in der E-Mobilität sollte im Vordergrund stehen. Die Herstellung nachhaltiger Batterien sowie die Bestimmung des Batteriezustandes sind wichtige Schritte, um die Batterieindustrie weiter voranzubringen und die Energiewende erfolgreich umzusetzen.