{"id":94091,"date":"2023-09-15T09:31:55","date_gmt":"2023-09-15T07:31:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=94091"},"modified":"2023-09-15T09:31:57","modified_gmt":"2023-09-15T07:31:57","slug":"fraunhofer-isi-gibt-es-alternativen-zur-lithium-ionen-batterie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/fraunhofer-isi-gibt-es-alternativen-zur-lithium-ionen-batterie\/","title":{"rendered":"Fraunhofer ISI: Gibt es Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie?"},"content":{"rendered":"\n
Eine neue Roadmap des Fraunhofer ISI befasst sich mit alternativen Batterietechnologien f\u00fcr den Zeitraum bis 2045. <\/p>\n\n\n\n
Deren technologiespezifische Vorteile, zuk\u00fcnftige Anwendungsgebiete, M\u00e4rkte und Lieferketten werden darin genauso analysiert wie die Position Europas, die Kosten sowie die industrielle Skalierbarkeit. Auch zeigt die Roadmap Handlungsfelder f\u00fcr die EU und Deutschland im Hinblick auf Technologiesouver\u00e4nit\u00e4t auf. Die Roadmap entstand im Rahmen der BMBF-Begleitforschung BEMA II.<\/p>\n\n\n\n
Aufgrund ihres breiten Ein\u00adsatzspektrums in Elektro-Pkw oder -Lkw sowie in station\u00e4ren und mobilen Endger\u00e4ten stellen Lithium-Ionen-Batterien (kurz LIBs) aktuell die auf dem Markt dominierende Batterietechnologie dar. Im Jahr 2023 wird die globale Markt\u00adnachfrage voraussichtlich eine Kapazit\u00e4t von fast einer TWh erreicht haben. Aufgrund der zunehmenden Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen wird die Batterie-nachfrage weiterhin deutlich steigen und sich vervielfachen.<\/p>\n\n\n\n
Bei den derzeit international entstehenden Batterie-\u00d6kosystemen spielen neben der Wettbewerbsf\u00e4higkeit besonders Fragen der geopolitischen Abh\u00e4ngigkeiten und damit der Produktionsstandorte, Lieferbeziehungen und schlie\u00dflich der technologischen Souver\u00e4nit\u00e4t eine zentrale Rolle. In Deutschland und Europa bestehen noch etliche Herausforderungen, wie die Verringerung von Rohstoffabh\u00e4ngigkeiten, die Sicherung des Zugangs zu Batteriezellen und vorgelagerten Lieferketten sowie Anstrengungen zur Senkung des Ressourcenverbrauchs bis hin zum Aufbau einer Recyclingwirtschaft. Dabei stellt sich auch die Frage, ob und welche alternativen Batterietechnologien helfen k\u00f6nnten, die genannten Abh\u00e4ngigkeiten im Kontext der zuk\u00fcnftig steigenden Bedarfe zu verringern und zugleich \u00f6konomische, \u00f6kologische oder technologische Vorteile gegen\u00fcber den dominierenden LIBs zu erzielen.<\/p>\n\n\n\n
Hierzu hat das Fraunhofer ISI in einer neuen Roadmap alternative Batterietechnologien \u2013 insbesondere ausgew\u00e4hlte Metall-Ionen-, Metall-Schwefel-, Metall-Luft- und Redox-Flow-Batterien \u2013 f\u00fcr den Zeitraum bis 2045 betrachtet. Darin werden technologische Vorteile, k\u00fcnftige Anwendungsgebiete, M\u00e4rkte und Lieferketten, die Position Europas sowie die Kosten und die industrielle Skalierbarkeit analysiert. Auch zeigt die Roadmap Handlungsfelder f\u00fcr die EU und Deutschland in Hinblick auf Technologiesouver\u00e4nit\u00e4t auf. Die erlangten Erkenntnisse beruhen auf einer umfassenden Litera\u00adturrecherche, einer Online-Umfrage, einer ausf\u00fchrlichen Exper\u00adtenbefragung sowie einem Experten-Workshop.<\/p>\n\n\n\n
Die Roadmap beantwortet eine Reihe von Fragen, die sich aktuell mit Blick auf alternative Batterietechnologien stellen:<\/p>\n\n\n\n
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Welche technologischen Vorteile haben alternative Batterietechnologien? <\/strong>Viele alternative Batterietypen wie Metall-Ionen- (z.B. Natrium-Ionen- oder Zink-Ionen-Batterien) oder Metall-Luft-Batterien (z.B. Zink-Luft-Batte\u00adrien) bieten hohes Potenzial f\u00fcr mehr Nachhaltigkeit, geringere Kosten oder weniger Ressourcenverbrauch, weisen aber teilweise auch Nachteile wie eine geringere Energiedichte oder eine geringe Technologiereife auf. Metall-Schwefel-Batterien k\u00f6nnen etwa eine h\u00f6here Ener\u00adgiedichte besitzen und ihre Kosten d\u00fcrften aufgrund der niedrigen Schwefel-Kosten pro kWh vor\u00adaussichtlich deutlich geringer als die der LIBs ausfallen. Redox-Flow-Batterien sind bereits auf dem Markt ver\u00adf\u00fcgbar, m\u00fcssen sich aber in Punkto Kosten und CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck noch verbessern.<\/li>\n\n\n\n
Welche Anwendungen kommen f\u00fcr alternative Batterie\u00adtechnologien in Frage? <\/strong>F\u00fcr mobile Anwendungen stehen Natrium-Ionen-Batterien kurz vor der weitreichenden Kommerzialisierung, erste Natrium-Ionen-Batterien werden bereits bei elektrischen Zweir\u00e4dern und Kleinwa\u00adgen eingesetzt. Lithium-Schwefel-Batterien k\u00f6nnten ab 2035 in gr\u00f6\u00dferen Drohnen und ab 2040 sogar in weiteren elektrischen Flugger\u00e4ten zum Einsatz kommen. Bei station\u00e4ren Anwendungen sind die Anforderungen z.B. an die Energiedichte geringer, hier k\u00f6nnten teilweise schon auf dem Markt verf\u00fcgbare Speichersysteme wie Redox-Flow-Batterien, Salzwasser- oder Natrium-Schwefel-Hochtemperatur-Batterien in naher Zukunft relevanter werden \u2013 genau wie Natrium-Ionen-Batterien, die sich durch eine gute Ressourcenverf\u00fcgbarkeit, Sicherheit und Tiefentladef\u00e4higkeit auszeichnen oder auch Zink- oder Aluminium-Ionen-Batterien.<\/li>\n\n\n\n
Gibt es alternative Batterietechnologien, die die Abh\u00e4n\u00adgigkeit von Rohstoffen deutlich verringern? <\/strong>Aufgrund ihrer geringeren Energiedichte gegen\u00fcber LIBs ben\u00f6tigen einige vielversprechende alternative Batterietechnologien zwar gr\u00f6\u00dfere Mengen an Rohstoffen, um die gleiche Speicherkapazit\u00e4t zu erzielen. Viele der nicht auf Lithium basierenden Technologien ben\u00f6tigen daf\u00fcr jedoch weniger kritische Rohstoffe als LIBs. Mangels gro\u00dfer Anwendungsgebiete und M\u00e4rkte wird die Produktion und Versorgung mit Lithium, Nickel und Kobalt dennoch vorerst kritisch bleiben \u2013 insbesondere in den n\u00e4chs\u00adten 5 bis 10 Jahren.<\/li>\n\n\n\n
Sind alternative Batterietechnologien absehbar, die \u00e4hnlich wie LIBs produzier- und skalierbar sind?<\/strong> Metall-Ionen Batterien, die nicht zu den LIBs z\u00e4hlen, sind hier im kommenden Jahrzehnt vielversprechend, weil ihre Produktionsschritte denen von LIB sehr \u00e4hnlich sind. Bestehende Produktionstechnologien und -umgebungen k\u00f6nnten direkt genutzt (Drop-in-Technologien) oder m\u00fcssten nur begrenzt angepasst werden.<\/li>\n\n\n\n
K\u00f6nnen alternative Batterietechnologien g\u00fcnstiger als LIBs werden? <\/strong>Obwohl alternative Batterietechnologien potenziell niedrige\u00adre Materialkosten als LIBs aufweisen, d\u00fcrften ihre Zellkosten aufgrund des geringen Produktionsumfangs anfangs h\u00f6her liegen. Eine Skalierung der Produktion bringt erhebliche Kostenvorteile mit sich, wof\u00fcr aber ausreichend gro\u00dfe M\u00e4rkte und Anwendungen im GWh-Ma\u00dfstab notwendig sind.<\/li>\n\n\n\n
Wie ist Europa bei alternativen Batterie\u00adtechnologien aufgestellt?<\/strong> Patent- und Publikationsanalysen zeigen, dass die EU-L\u00e4nder zum Beispiel bei Redox-Flow-Batterien, Lithium-Luft- oder Aluminium-Ionen-Batterien besser aufgestellt sind als derzeit bei LIBs \u2013 Japan und China bleiben hier aber f\u00fchrend. Bei einigen alternativen Batterietechno\u00adlogien weisen die EU-L\u00e4nder eine hohe Dynamik mit j\u00e4hrlichen Wachstumsra\u00adten zwischen 10 und 50 Prozent auf, bei LIB betr\u00e4gt das Wachstum etwa 10 Prozent.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Dr. Annegret Stephan, wissenschaftliche Koordinatorin der Roadmap am Fraunhofer ISI, weist zudem auf den Unterst\u00fctzungsbedarf seitens der Politik hin, um das Potenzial alternativer Batterietechnologien zu erschlie\u00dfen: \u00bbGerade in der Anfangsphase, in der die zuk\u00fcnftige Marktentwicklung noch unge\u00adwiss ist, k\u00f6nnen Anreize f\u00fcr die Indus\u00adtrie hilfreich sein. Ein ganzheitlicher politischer Ansatz, der die gesamte Lieferkette, die Grundlagenforschung zu technologiespezifischen Fragen, Patenten, Produktionsprozessen, die Sicherung von Ressourcen und die Perspektiven von Endnutzenden ber\u00fccksichtigt, ist hier essentiell. <\/p>\n\n\n
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Dieser Ansatz sollte neben gro\u00dfen Unternehmen auch KMUs und Start-ups einbeziehen.\u00ab Laut den Studienautor:innen ist ein solch ganzheitlicher Ansatz jedoch mit hohen Kosten und Risiken verbunden und kann daher nur auf eine begrenz\u00adte Anzahl von Technologien angewendet werden. Systemati\u00adsche und regelm\u00e4\u00dfige Screening-Prozesse f\u00fcr die Auswahl von Schl\u00fcsseltechnologien sowie Kriterien f\u00fcr eine m\u00f6gliche Been\u00addigung der F\u00f6rderung sind dabei besonders wichtig.<\/p>\n\n\n\n
Das Autorenteam der Roadmap zieht folgendes Fazit:<\/strong> LIBs werden auch weiterhin den Markt dominieren, ausgew\u00e4hlte alternative Batterietechnologien k\u00f6nnen aber in bestimmten M\u00e4rkten und Anwendungen eine Entlastung von Rohstoff-, Produktions- und Lieferabh\u00e4ngigkeiten schaffen und damit zur Technologiesouver\u00e4nit\u00e4t beitragen \u2013 daf\u00fcr sind aber weitere Anstrengungen im Bereich Forschung und Entwicklung in Deutschland sowie der EU notwendig und lohnenswert.<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/www.sonnenseite.com\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/FraunhoferISE_Roadmap.jpg\")
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