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Enerige & Management > Stromspeicher - Lithium-Ionen-Technik bleibt erste Wahl
Bild: sdecoret / Fotolia
STROMSPEICHER:
Lithium-Ionen-Technik bleibt erste Wahl
Wissenschaftler sehen mittelfristig keine Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie. Danach sind andere Optionen noch nicht reif für die Großserienproduktion.
 
In den kommenden zehn Jahren wird die Lithium-Ionen-Technologie den Markt für wiederaufladbare Hochenergiebatterien weiter beherrschen. Zu diesem Schluss kommt ein Team aus Batterieforschern unter Federführung der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) in Münster.

Im Fachmagazin Nature Energy haben die Wissenschaftler einen Artikel zu Fertigungsprozessen verschiedener Batterietypen veröffentlicht. Dieser legt nahe, dass die aktuell etablierte Lithium-Ionen-Batterie (LIB) den Markt wiederaufladbarer Hochenergiebatterien mittelfristig dominieren wird. Alternative Technologien, vor allem Feststoffbatterien, aber auch Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien, würden zwar intensiv erforscht, jedoch noch nicht industriell in Großserie produziert.

Ausgehend von zahlreichen aktuell entstehenden Produktionskapazitäten für LIB, erfordere eine Umstellung auf sogenannte Post-Lithium-Ionen-Batterien mit neuen Prozesstechnologien, Fertigungsumgebungen sowie Kompetenzen weitere Milliardeninvestitionen.

„Die Lithium-Ionen-Technologie vereint vorteilhafte Eigenschaften wie Energie- und Leistungsdichte, Sicherheit, Lebensdauer und niedrige Kosten“, erklärte Richard Schmuch, stellvertretender Bereichsleiter Materialien am Batterieforschungszentrum der Uni Münster. Zudem würden durch die derzeit weltweit entstehenden LIB-Produktionsstätten bereits Tatsachen geschaffen, die die Aufholjagd möglicher Folgetechnologien erschweren dürften.

Auch kamen die Forscher zu der Erkenntnis, dass LIB-Produktionsprozesse auf die meisten Folgetechnologien nicht eins zu eins übertragbar sind. Schmuch: „Hier warten zahlreiche technische Herausforderungen und hohe Investitionen auf die Zellproduktion.“

Noch viele Fragezeichen bei anderen Optionen

Einzig die Produktion von Natrium-Ionen-Batterien ist, wie es weiter heißt, in vielen Prozessschritten vergleichbar mit der von Lithium-Ionen-Batterien. Da dieser Batterietyp aber bisher deutlich geringere Energieinhalte aufweise, stelle er aktuell keine Perspektive für den durch die Lithium-Ionen-Technologie bedienten Massenmarkt dar.

Die Produktionsprozesse weiterer Alternativen wie Festkörper-, Lithium-Schwefel-, oder Lithium-Luft-Batterien unterschieden sich hingegen deutlich von der Herstellung der Lithium-Ionen-Batterien: Schritte wie Elektrodenherstellung, Zellbau oder Zyklisierung erforderten andere Techniken, Umgebungen und Maschinen.

Fabian Duffner vom Institut für betriebswirtschaftliches Management am Fachbereich Chemie und Pharmazie der WWU: „Wir kennen aktuell weder alle erforderlichen Großserienmaschinen noch die dazugehörigen Prozessparameter für die Zellfertigung von Post-Lithium-Ionen-Batterien. Für ihre Industrialisierung sind intensive Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten erforderlich, die sich auf den Aufbau neuer Fertigungskompetenzen und die Entwicklung neuer Maschinen konzentrieren.“

Zudem müssten Post-LIB in Bezug auf alle wichtigen Leistungsparameter wie Energie, Leistung, Sicherheit, Lebensdauer und Kosten umfassend mit LIB konkurrieren, um eine Alternative auf dem Massenmarkt zu werden. Für das Jahr 2030 wird erwartet, dass sich die weltweite Produktion wiederaufladbarer Batterien von heute 750 Mio. kWh verdoppelt.
 

Günter Drewnitzky
© 2021 Energie & Management GmbH
Freitag, 29.01.2021, 11:37 Uhr

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