Die öffentliche Diskussion um Festkörperbatterien hat die Entwicklung in Wissenschaft und Industrie vorangetrieben. Angesichts der wachsenden Zahl von Akteuren auf diesem Gebiet und bereits erreichter Meilensteine wird der Markt für Festkörperbatterien laut dem neuen IDTechEx-Bericht „Solid-State and Polymer Batteries 2021-2031: Technology, Forecasts, Players“ bis 2031 voraussichtlich ein Volumen von 8 Milliarden US-Dollar erreichen.
Festkörperbatterien könnten den Energiemarkt revolutionieren.
2015 erwarb Volkswagen eine 5-prozentige Beteiligung an QuantumScape, Dyson übernahm Sakti3, Bosch akquirierte SEEO und Johnson Battery Technologies verkaufte seine Festkörperbatterien an BP. Obwohl Bosch sich 2017 von SEEO trennte und das Unternehmen verkaufte und Dyson die Sakti3-Technologien aufgab, blieb das Interesse an Festkörperbatterien ungebrochen. Ford, Samsung und Hyundai investierten in Solid Power. Hyundai ging zudem eine Partnerschaft mit BMW ein. Renault, Mitsubishi und Nissan investierten in Ionic Materials. 2020 brachte Samsung neue Festkörperbatterien auf Basis von Argyrodit-Elektrolyt auf den Markt, und Volkswagen investierte weitere 200 Millionen US-Dollar in QuantumScape. Neben den genannten Unternehmen traten auch Honda, Fisker, Panasonic und CATL in den Markt ein.
Die in den meisten handelsüblichen Lithium-Ionen-Akkus enthaltenen brennbaren flüssigen Elektrolyte stellen ein Sicherheitsrisiko dar, da sie sich bei hohen Temperaturen leicht zusammenziehen und dadurch Kurzschlüsse und Brände verursachen können. Durch den Ersatz organischer flüssiger Elektrolyte durch Festkörperelektrolyte sind Festkörperakkumulatoren sicherer und langlebiger.
Höhere Sicherheit bedeutet weniger Sicherheitselektronik in den Batteriemodulen/-packs. Daher kann die im Batteriepack verfügbare Energie, obwohl die ersten Generationen von Festkörperbatterien eine ähnliche oder sogar geringere Energiedichte als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien aufweisen, mit der von Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar oder sogar höher sein.
Durch das breitere elektrochemische Fenster, das Festelektrolyte bieten, können Hochvolt-Kathodenmaterialien eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Lithiummetallanode mit hoher Energiedichte die Energiedichte auf über 1.000 Wh/L steigern. Diese Eigenschaften könnten Festkörperbatterien zu einem Durchbruch in der Energietechnik machen.
Die Lithium-Ionen-Batterieherstellung wurde lange von Ostasien dominiert, wobei Japan, China und Südkorea eine bedeutende Rolle spielten. Die USA und europäische Länder konkurrieren nun um Marktanteile, verlagern die Wertschöpfung weg von Ostasien und rücken die Batterieproduktion näher an den Anwendungsmarkt heran. Die Auswahl neuer Materialien und die Anpassung der Fertigungsprozesse deuten auf eine Reorganisation der Batterielieferkette hin. Sowohl aus technologischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht ist die Entwicklung von Festkörperbatterien zu einem zentralen Bestandteil der Batteriestrategie der nächsten Generation geworden. Sie hat sich zu einem globalen Unterfangen mit regionalen Interessen und staatlicher Förderung entwickelt. Neue Materialien, Komponenten, Systeme, Fertigungsmethoden und technisches Know-how werden neue Chancen eröffnen.
Der Markt wird primär durch die Anwendung von Elektrofahrzeugen getrieben.
Die Nachfrage nach Festkörperbatterien stammt hauptsächlich aus diesem Bereich. Energiespeichersysteme und Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Tablets und Laptops sind ebenfalls Zielmärkte, wobei letztere möglicherweise früher realisiert werden.
Da die meisten Unternehmen – Japan (ca. 2025–2030), Europa (ca. 2025–2026) sowie Festlandchina und Taiwan (ca. 2022–2023) – bereits Pläne für die Massenproduktion haben, dürften Festkörperbatterien nach 2025 ihren Durchbruch erleben, obwohl die Kleinserienproduktion möglicherweise schon früher beginnen könnte. Der Markt für Elektrofahrzeuge wird voraussichtlich 2031 mit 66 % den größten Anteil ausmachen, gefolgt von Smartphone-Anwendungen.
Die Interessen werden vom Markt für Elektrofahrzeuge bestimmt, und regionale Erreichbarkeit ist ein entscheidender Faktor für die nächste Phase der Kommerzialisierung, insbesondere angesichts der aktuellen COVID-19-Situation, die Kaufentscheidungen und Lebensstile der Verbraucher beeinflusst und die Globalisierung vorantreibt. Dies wird zu weiteren Konsolidierungen und Partnerschaften führen, und es ist sehr wahrscheinlich, dass neue Produktionsstätten für Festkörperbatterien in der Nähe von Anwendungsmärkten für Elektrofahrzeuge angesiedelt werden. Startups, die weit von diesen Märkten entfernt sind, neigen hingegen eher dazu, ihre Technologien zu lizenzieren, anstatt lokale Produktionsstätten zu errichten.
Berichtsinhalt:
Der Bericht „Festkörper- und Polymerbatterien 2021–2031: Technologie, Prognosen, Akteure“ analysiert die Festkörperelektrolytindustrie und bietet eine 10-Jahres-Prognose bis 2031 hinsichtlich Produktionskapazität und Marktgröße, die voraussichtlich über 8 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Besonderes Augenmerk liegt auf vielversprechenden chemischen Zusammensetzungen, mit einer umfassenden Analyse der acht anorganischen Festelektrolyte und der organischen Polymerelektrolyte.
Der Bericht behandelt außerdem die Herausforderungen bei der Herstellung von Festkörperelektrolyten und wie führende Unternehmen diese Einschränkungen bewältigen. Er beleuchtet zudem Forschungsfortschritte und die Aktivitäten wichtiger Akteure. Darüber hinaus stellt er Lithiummetall als strategische Ressource vor und hebt dessen weltweite Verteilung sowie seine Rolle in Festkörperbatterien hervor. Einige dieser chemischen Zusammensetzungen werden einen hohen Lithiumverbrauch aufweisen und Bergbauunternehmen weltweit vor große Herausforderungen stellen.
