Gegenwärtige Lithium-Ionen-Batterien (LIB), die auch für Elektroautos eingesetzt werden, basieren auf flüssigen Elektrolyten. Die Forschung arbeitet aber auch an Feststoffbatterien, die einige Vorteile gegenüber den LIB versprechen, sich aber noch im Entwicklungsstadium befinden.

Das Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) hat nun eine Roadmap für Feststoffbatterien entwickelt. Demnach haben Feststoffbatterien viel Potenzial. Sie müssen ihre Kommerzialisierbarkeit aber in den kommenden fünf Jahren erst unter Beweis stellen.

Die ISI-Forscher haben drei vielversprechende Festelektrolyt-Varianten untersucht. Es geht dabei um Oxid-Elektrolyte, Sulfid-Elektrolyte und Polymer-Elektrolyte. Die Ergebnisse zeigen, dass Feststoffbatterien anfangs deutlich teurer sein werden. Im Vergleich zu hochmodernen Flüssigelektrolyt-LIB müssen sie daher deutliche Leistungsverbesserungen mitbringen, um relevante Marktanteile zu erreichen. Wichtige Leistungsparameter sind dabei Energiedichte, Sicherheit, Lebensdauer, Kosten und Schnellladefähigkeit. Erste Anwendungen seien daher im Premium-Segment zu vermuten.

Feststoffbatterien haben das Potenzial, klassische LIB in Punkto Energiedichte zu übertreffen. Zudem gilt ihre Sicherheit als hoch, weil sie keine brennbaren Flüssigkeiten enthalten. Ihre Lebensdauer könnte die von Flüssigelektrolyt-LIB sogar übersteigen. Allerdings müssen dazu noch technische Herausforderungen bewältigt werden. Außerdem ist ihre Schnelladefähigkeit aktuell noch begrenzt. Ihr Design könnte aber speziell dafür angepasst werden.

Flüssigelektrolyte bleiben dominant

In Hinblick auf künftige Marktentwicklungen dürfte die Feststoffbatterie-Produktion zwischen 2025 und 2030 stark zulegen. Die Produktionskapazität werde im Jahr 2030 auf 15 bis 55 GWh und für 2035 auf 40 bis 120 GWh geschätzt. Das entspricht einem bis zwei Prozent des dann entstandenen LIB-Markts. Flüssigelektrolyt-LIB dominieren also auf absehbare Zeit den Markt

Kostenreduzierungen durch Skalierungseffekte könnten der Technologie langfristig helfen, weitere Anwendungsbereiche zu erschließen. Dazu gehören etwa Lastwagen, stationäre Speichern oder nach 2035 auch die Passagierluftfahrt. (wa)