Gamechanger:
Feststoffbatterie – das Aus für die Brennstoffzelle?

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Elektromobilität, Batterietechnik und die Wasserstoff-Wirtschaft sind nur einige Beispiele, die derzeit bei SVP ein Dauerthema sind und von unseren Kunden stark angefragt werden. Der ganze Bereich der Transport- und Energiewirtschaft befindet sich in einem starken dynamischen Wandel und jeder versucht seine Chancen in diesen zukünftigen Feldern auszuloten, so natürlich auch die chemische Industrie. Vor allem das Thema des Wasserstoffs ist derzeit derart präsent, so dass man meinen könnte, diese Zukunftstechnologie hat die Elektromobilität einfach so mal unerlaubterweise rechts überholt.

Vieles ist momentan im Wasserstoff-Sektor stark gehypt. Schaut man sich die in diesem Sektor börsennotierten Unternehmen an, dann erkennt man sehr gut Parallelen zum damaligen Hype im Bereich der 3D-Drucktechnologie. Und nun kommt auch noch der Gamechanger der Feststoffbatterie, der den Wasserstoff vor allem aus dem Fahrzeugsektor endgültig verbannen könnte.

Viele Automobilunternehmen sehen derzeit keine Zukunftschancen mehr für den Wasserstoff. Auch das „Potsdam Institut für Klimafolgenforschung“ sieht bspw. den Einsatz der Wasserstoff-Technologie vor allem in Sektoren, die sich nicht elektrifizieren lassen, also im Bereich der Luftfahrt oder in industriellen Prozessen. Wasserstoff hat zwar den Vorteil, dass er universell einsetzbar und lagerfähig ist, aber den fundamentalen Nachteil, dass jeder Produktionsschritt enorm viel Energie benötigt. Während es in anderen Bereichen zuletzt Innovationssprünge gab, steht die Wasserstofferzeugung im Kern immer noch da, wo sie vor einer Dekade stand. Der Wasserstoff hat vermutlich einen noch recht holprigen Weg vor sich.

Das grundsätzliche Problem der Elektromobilität ist die Batterie an sich. In der Herstellung teuer und aus Umweltgesichtspunkten derzeit nicht gerade vorteilhaft, die Sicherheit von Batterien nicht ausreichend und die Reichweite eines Elektroautos immer noch unzureichend. Dabei gelten sie doch als Fortbewegungsmittel der Zukunft.

Aber wer will schon alle 200-300 km auf einer Langstreckenfahrt einen unfreiwilligen Stopp einlegen? Seien wir doch ehrlich – vermutlich die Allerwenigsten. Ausweg und Hoffnungsträger: Feststoffbatterie? In der Feststoffbatterie ist der Elektrolyt nicht wie in herkömmlichen Batterien flüssig, sondern in einem festen Zustand. Dieser Batterietyp hat im Vergleich zu den aktuell eingesetzten Batterien viele Vorteile. Sie sind leistungsstärker, langlebiger, sicherer, einsatzfähig über eine recht große Temperaturspanne und sollen theoretisch eine sehr hohe Energiedichte aufweisen, was für die Reichweite eines Elektroautos von sehr wichtigem Vorteil wäre.

Wo es Vorteile gibt, sind die Nachteile nicht weit entfernt. Als Nachteile der Feststoffbatterie gilt die recht geringe Leistung. Die Batterie kann zwar viel Energie speichern, aber die Ladungsträger können sich nicht so schnell bewegen, wie in einem flüssigen Elektrolyten. Bisher konnten Wissenschaftler entweder eine Feststoffbatterie mit hoher Energiedicht oder mit kurzer Aufladezeit herstellen. Allerdings wäre beides für ein Elektroauto wichtig. Ein weiteres Problem sollte auch in Kürze gelöst sein. Die höchste Energiedichte wird erreicht, wenn man Elektroden auf Basis von reinem Lithium verwendet. Dafür wird viel Lithium benötigt. Das Material der Wahl steht aber nur begrenzt zur Verfügung. Scheinbar, denn die Lithiumgewinnung könnte eines Tages auch in Europa vorgenommen werden, einerseits aus geothermischen Thermalwässer oder noch interessanter aus dem Meerwasser an sich.

Dass der Durchbruch der Feststoffbatterie in Kürze bevorstehen könnte zeigt sich daran, dass sich namhafte Automobilhersteller diesem Thema in der letzten Zeit verstärkt zuwenden. So kündigt VW im Mai den möglichen Bau einer Pilotanlage zur Fertigung von Feststoffbatterien zusammen mit dem US-Feststoffbatteriehersteller Quantumscape an. Bereits 2023 will man hier Feststoffbatterien in der Größenordnung von 1 Gigawatt produzieren. Die Probleme der Feststoffbatterien seien gelöst, so die Ankündigung. Die Beladung eines Elektroautos mit Strom könnte in Zukunft fast so schnell sein, wie man jetzt Sprit tankt. Auch eine Reichweite von 1000 Kilometern soll kein Problem mehr darstellen, so dass alle Zweifel dann ausgeräumt sein sollten.

Automobilkonzerne wie BMW, Ford und Hyundai haben die Zeichen der Zeit ebenfalls erkannt und arbeiten mit dem US-Startup Solid Power zusammen. Das US-Unternehmen Sakuu (vormals KeraCel) entschuldigt sich auf der Homepage sogar mit den Worten „Wir entschuldigen uns für die Disruption.“ Sakuu hat einen 3D-Drucker vorgestellt, mit dem sich Feststoffbatteriezellen drucken lassen. Ein echter Gamechanger diese Feststoffbatterie und vermutlich das Aus für die Brennstoffzelle in mobilen Anwendungen. Das Rennen im Bereich der Mobilität ist längst eröffnet und biegt vielleicht schon auf die Zielgerade ein. Je schneller die Feststoffbatterie serienreif wird, desto mehr gerät der Wasserstoff in mobilen Anwendungen ins Hintertreffen.

Autor: Dr. Volkhard Francke, Market Intelligence Senior Expert, SVP Deutschland AG
Quelle: Technology Review 02/2021; ntv 05/2021; Der Aktionär 06/2021; WirtschaftsWoche 2021; Utopia 2020