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Samstag, Januar 28, 2023

Batterieindustrie 2023: Mehr Nachhaltigkeit, Sicherheit und Unabhängigkeit

Expertenmeinungen

Trendprognosen für das neue Jahr von Dr. Matthias Simolka, Senior Technical Solution Engineer bei TWAICE Technologies GmbH

Ob Natrium-Ionen- oder Cobalt-freie Lithium-Ionen-Batterien – Nachhaltigkeit, Sicherheit und Unabhängigkeit sind ganz klar die Themen für E-Mobilität und Energiespeicher im nächsten Jahr. Wie dies mit eigenen Produktionsstätten innerhalb Europas verwirklicht werden soll und welche Fragen für die Zukunft der E-Mobilität aufkommen, zeigen die Vorhersagen für 2023 auf.

Grüner in jeder Hinsicht: Neue Batteriegenerationen auf dem Vormarsch

Im Batteriemarkt kündigen sich für die nahe Zukunft neue Entwicklungen an: Bei der Herstellung von Batterien stehen dabei vor allem die Kosten und Sicherheit im Fokus – große Hoffnungsträger sind Natrium-Ionen-Batterien. Diesen Trend realisieren beispielsweise CATL und BYD, weltweit führende Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von Batterien, welche jüngst den Marktstart von Natrium-Ionen-Batterien für 2023 angekündigt haben. Natrium-Ionen sind die Lösung für Anwendungen, die eine geringere Energiedichte und preisgünstigere Batterien (pro kWh) erlauben. Zudem haben sie den Vorteil, sowohl sicherer zu sein, als auch umweltschonendere Materialien zu nutzen.

Neben Natrium-Ionen gibt es auch andere Materialzusammensetzungen, die sich mehr und mehr im Markt durchsetzen oder kurz vor ihrem Durchbruch stehen. Dabei handelt es sich z. B. um LMFP -Akkumulatoren (Lithium-Mangan-Eisenphosphat), bei denen traditionelles LFP (Lithium-Eisen-Phosphat) mit einem Zusatz von Mangan verwendet wird. Durch die Zugabe kann die Leistung von Standard-LFP erhöht werden. Auf der Anodenseite setzt sich der Trend zu einem stetig zunehmenden Siliziumanteil in der ansonsten Graphit-basierten Elektrode weiter fort.   

Des Weiteren versprechen Festkörper- und Lithium-Metall-Batterien eine Revolution der Batterieleistung – bereits heute üben sie Druck auf “Standard”-Batterien aus. Durch den Verzicht auf toxische Lösungsmittel könnten die Festkörperbatterien nachhaltiger hergestellt werden. Einige Pläne für Festkörperbatterien zielen ab 2025 auf eine Markteinführung im großen Maßstab ab. Das würde bedeuten, dass die Erprobung dieser Batterien unter realitätsnahen Bedingungen jetzt zügig beginnen muss. Da die “Standard”-Batterien sich jedoch stetig weiterentwickeln, bleibt abzuwarten, ob Festkörperbatterien überhaupt der Quantensprung gelingt.

Die globale Pandemie, Lieferkettenprobleme, Konflikte und Krieg sprechen eine deutliche Sprache. Zur Nachhaltigkeit gehört auch, sich unabhängig vom Bezug bestimmter Materialien oder Gütern aus Wirtschaftssystemen zu machen, die die politischen Standards in puncto Menschenrechte, Meinungsfreiheit und fairer Handel unterminieren. Auch deshalb wird der Bau vieler neuer Batteriewerke hierzulande angekündigt. Umstellungen auf die zuvor erwähnten Ressourcen-Alternativen wie Natrium und Magnesium sind erste Schritte, um Abhängigkeiten von wenigen Zellherstellern zu reduzieren, da sowohl Bereitstellung als auch Weiterverarbeitung der Materialien in der Nähe der Produktionsstätten stattfinden kann.

Mehr Fokus auf Unabhängigkeit und Sicherheit 

Wenn man mit Vertretern des öffentlichen Nahverkehrs und der Schwerlastmobilität spricht, liegt das Hauptaugenmerk auf der Zuverlässigkeit und dem kosteneffizienten Betrieb der Batterien. Dabei wollen Unternehmen wissen, wie lange die Anlagen genutzt werden können, wann die Erneuerung der Batterien geplant werden muss und wie Batterien weiterverwendet werden können, die aus dem mobilen Erstbetrieb ausscheiden. Das Thema Sicherheit rückt dabei leider in den Hintergrund. Und das, obwohl es bereits im Bereich des öffentlichen Nahverkehrs Vorfälle gab, die die Relevanz von Batteriesicherheit verdeutlichen. Als Beispiele sind die Betriebshofbrände in Stuttgart oder Hannover zu nennen, auf europäischer Ebene einzelne Busbrände in Paris und London.

Ähnlich ist es bei den stationären Energiespeichern. Allerdings ist die Branche der stationären Energiespeicher bei der Elektrifizierung und den damit verbundenen Erfahrungen schon ein paar Jahre voraus. Zu Beginn lag der Schwerpunkt auch hier auf dem Verständnis für den Betrieb der Anlage, auf den zu beachtenden Fallstricken und auf der Steigerung der Einnahmen. Sobald das Verständnis für die genannten Punkte vorhanden war, rückte der Aspekt der Sicherheit in den Mittelpunkt, denn es wurde deutlich, dass ein einziges Sicherheitssystem nicht ausreicht. 

Was bisher im Bereich des öffentlichen Verkehrs geschah, geschah mit den „Early Adopters“, also Innovatoren, die neue Ideen früh übernahmen und testeten. Da wir uns in einer sich rasant fortentwickelnden Branche befinden, die extrem schnell lernt, wird das Thema Sicherheit in den nächsten Monaten mehr und mehr in den Fokus der ÖPNV-Branche rücken. Das ist auch gut so, denn die Gesamt-Batteriegröße (und damit der Wert des finanziellen Sachguts) in Form von Elektrobusflotten nimmt rapide zu und damit auch die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses für die verschiedenen Akteure auf dem Markt.  

Fazit

In vielerlei Hinsicht sind große Veränderungen in der Batterieindustrie in Planung und teilweise auch schon in der Umsetzung. Bei allem steht fest: Der Fokus auf Nachhaltigkeit und Sicherheit in der E-Mobilität darf niemals in den Hintergrund geraten und sollte in allen Aspekten gefördert werden. Die Produktion nachhaltiger Batterien sowie das Ermitteln des tatsächlichen Batteriezustands sind wichtige Schritte, um die gesamte Batterieindustrie weiter voranzubringen und die Energiewende erfolgreich umzusetzen.

Dr. Matthias Simolka arbeitet als Senior Technical Solution Engineer bei TWAICE. In dieser Funktion bildet er die Brücke zwischen Vertrieb, Produkt und Technik. Dabei arbeitet er mit allen Teams zusammen, um sicherzustellen, dass den Batteriekunden der maximale Wert und die optimale Lösung geliefert werden. TWAICE unterstützt Unternehmen aller Branchen mit prädiktiver Batterieanalysesoftware, die auf digitalen Zwillingen basiert.

Vor seiner Tätigkeit bei TWAICE war Matthias Simolka mehrere Jahre in der akademischen Forschung tätig und beschäftigte sich mit den Alterungsmechanismen moderner Li-Ionen-Batterien. Seine Forschung kombinierte Materialanalysen bis in den Nanometerbereich mit Beobachtungen auf Systemebene, um das Batterieverhalten mit den konkreten Degradationsmechanismen zu verknüpfen. Nach der akademischen Forschung arbeitete er einige Jahre als Berater mit Schwerpunkt auf dem deutschen Energiemarkt mit besonderem Augenmerk auf erneuerbaren Energien und Energiespeichertechnologien und deren Anwendungen.

Quelle PR13

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