Blaue Glühbirnen (BLBs) zeichnen sich zudem durch eine längere Lebensdauer, kürzere Ladezeiten und höhere Sicherheit dank des Fehlens brennbarer flüssiger Elektrolyte aus. Diese Vorteile positionieren Festkörperbatterien (SSBs) als Eckpfeiler der nächsten Generation von Batterietechnologien mit dem Potenzial, Branchen, die auf Festkörperbatterien angewiesen sind, grundlegend zu verändern, wie der IDTechEx-Bericht „Solid-State and Polymer Batteries 2025-2035: Technology, Forecasts, Players“ analysiert.
Prognose für Festkörperbatterien 2025–2035 nach Anwendungsbereich (Marktwert). Quelle: IDTechEx
Fortschritte im globalen Marketing
Die Kommerzialisierung von Einzelzellenbatterien (SFBs) hat in den letzten Jahren dank Fortschritten in der Materialwissenschaft, strategischen Partnerschaften und staatlicher Förderung deutlich an Dynamik gewonnen. Unternehmen wie QuantumScape und Solid Power haben Pilotproduktionslinien eingerichtet, um ihre Fertigungsprozesse zu optimieren. So hat QuantumScape beispielsweise Fortschritte bei der Skalierung seiner Lithium-Metall-SFB-Technologie bekannt gegeben, während Solid Power eine Vorpilotlinie zur Entwicklung von Zellen speziell für Elektrofahrzeuge in Betrieb genommen hat. Große Automobilhersteller wie Toyota und Volkswagen investieren ebenfalls massiv in die Niederspannungsforschung. Toyota plant, bis 2027 ein Elektrofahrzeug mit Niederspannungsantrieb auf den Markt zu bringen.
Weltweit spielen Regierungen eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Kommerzialisierung. Der US-amerikanische Nationalplan fördert Innovationen bei Niedrigenergiebatterien (LUBs) durch Produktionsziele, während der Inflation Reduction Act die heimische Produktion und deren Einführung durch Steuervergünstigungen und Unterstützung der Lieferkette fördert. In Japan treibt das Libtec-Konsortium Innovationen in der LUB-Technologie voran, und führende südkoreanische Batteriehersteller – SK Innovation, LG Chem und Samsung SDI – arbeiten gemeinsam an der Forschung für Batterien der nächsten Generation. Auch Europa schreitet zügig voran mit Initiativen, die sich auf die nachhaltige Beschaffung und das Recycling von Materialien konzentrieren, um die Ziele des Green Deals zu erreichen. Ergänzt werden diese Bemühungen durch Investitionen des Privatsektors in Pilotanlagen und Gigafabriken zur Produktionssteigerung.
Blue Solutions beispielsweise verfügt über langjährige Erfahrung in der Herstellung von Polymer-Festkörperbatterien und bietet Festkörperbatterien für Elektrofahrzeuge an. ProLogium Technology betreibt in Taoyuan, Taiwan, die weltweit erste Gigafactory für Lithium-Keramik-Festkörperbatterien. Diese Anlage beliefert seit 2024 Automobilhersteller und zeichnet sich durch innovative Fertigungstechnologien wie die kontinuierliche Nassbeschichtung für Festelektrolyte aus. Die Gigafactory erreicht die 2,6-fache Produktionseffizienz der vorherigen ProLogium-Anlagen, bei doppelter Montagegeschwindigkeit und reduzierten Kosten. Samsung SDI hat in seinem Forschungs- und Entwicklungszentrum in Suwon, Südkorea, eine Pilotproduktionslinie, die sogenannte „S-Line“, errichtet. Diese Anlage konzentriert sich auf die Entwicklung fortschrittlicher Festkörperbatterietechnologien, einschließlich Produktionssystemen für Kathoden und Festelektrolyte. Obwohl sich Samsung SDI noch in der Pilotphase befindet, plant das Unternehmen die Massenproduktion von Festkörperbatterien bis 2027. ION Storage Systems nahm 2024 seine erste Pilotproduktionslinie in Maryland in Betrieb. Die Anlage soll zunächst 1 MWh Batteriezellen produzieren, die Kapazität Anfang 2025 auf 10 MWh und bis 2028 auf 500 MWh erweitert werden soll. Die anodenfreie Technologie des Unternehmens vereinfacht den Herstellungsprozess. Solid Power betreibt in Colorado eine Roll-to-Roll-Produktionslinie zur Herstellung von Prototypen von Lithium-Metall-Festkörperbatterien. Strategische Partner wie BMW validieren diese Prototypen derzeit. Solid Power plant, seine Produktion auszuweiten und bis 2030 die Massenproduktion zu erreichen. Hyundai Motor Company baut eine Demonstrationsproduktionslinie für Festkörperbatterien und plant, bis 2025 Testfahrzeuge mit diesen Batterien auszustatten. Die Serienproduktion soll 2027 beginnen, die Serienproduktion 2030.
Auswirkungen auf die Reorganisation der Lieferkette
Die Kommerzialisierung von Lithium-Ionen-Batterien wird die globalen Lieferketten maßgeblich beeinflussen. Die konventionelle Lithium-Ionen-Batterieproduktion wurde bisher von Ostasien dominiert, wobei Japan, China und Südkorea eine wichtige Rolle spielten. Nun treten die USA und europäische Länder in den Wettbewerb, verlagern die Wertschöpfung weg von Ostasien und bauen die Batterieproduktion näher an den Anwendungsmarkt heran. Die Auswahl neuer Materialien und Komponenten sowie die Anpassung der Fertigungsprozesse deuten auf eine Neugestaltung der Batterielieferkette hin, die die Lithiummetallanode, die Siliziumanode und den Festkörperelektrolyten umfasst. 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 Vorhaben mit regionalen Interessen und staatlicher Förderung entwickelt. Daraus ergeben sich Chancen für neue Materialien, Komponenten, Systeme, Fertigungsmethoden und technisches Know-how.
Recycling spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung dieser Herausforderungen. Mit zunehmender Verbreitung von Elektrofahrzeugen stellen Altbatterien eine wertvolle Quelle für Recyclingmaterialien zur Herstellung neuer zuckergesüßter Getränke dar. Politik und Wirtschaft müssen zusammenarbeiten, um eine leistungsfähige Recyclinginfrastruktur und entsprechende Vorschriften zu schaffen, die eine nachhaltige Lieferkette gewährleisten.
Autorin: Dr. Xiaoxi He, Forschungsdirektorin bei IDTechEx
