Graphen wurde bereits für zahlreiche Funktionen in Energiespeicheranwendungen vorgeschlagen und eingesetzt, von Blei-Säure-Batterien bis hin zu Superkondensatoren. Das eigentliche Ziel sind jedoch Lithium-Ionen-Batterien. Dieser Markt boomt: IDTechEx prognostiziert, dass der Markt für Lithium-Ionen-Batterien bis 2033 die 430-Milliarden-Dollar-Marke überschreiten wird. Selbst ein kleiner Anteil daran ist also bedeutend. Die Anwendungsbereiche sind vielfältig und reichen von Elektrowerkzeugen bis hin zu Hausinstallationen, der größte Teil wird jedoch im Automobilsektor eingesetzt. Die Rolle von Graphen in Batterien ist erneut vielfältig geworden. Unternehmen haben vorgeschlagen, es als Beschichtung für Stromkollektoren oder als leitfähiges Netzwerk für alternative Lösungen wie Lithium-Schwefel zu verwenden. Der wichtigste Anwendungsbereich ist jedoch die Möglichkeit, Siliziumanoden zu ermöglichen oder die Leistung von Lithium-Ionen-Elektroden der aktuellen Generation zu verbessern.
Im Februar 2023 gab Evonik eine Investition in den chinesischen Graphenhersteller SuperC bekannt. Die Mittel stammen aus dem 2022 aufgelegten Technologiefonds für Nachhaltigkeit mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von 150 Millionen Euro. Laut Pressemitteilung kann die Technologie von SuperC „Reichweite, Robustheit, Ladegeschwindigkeit und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus verbessern“. Weiter heißt es: „Durch die Zugabe von Graphen wird die elektrische und thermische Leitfähigkeit der Akkus erhöht, was zu schnellerem Laden und einer insgesamt besseren Leistung führt. Zudem sind die Akkus weniger temperaturempfindlich.“.
SuperC setzt sich seit Langem für Graphen ein und gibt der Branche in Zeiten des Rückzugs anderer Pioniere neuen Schwung. Das 2011 in Dongguan, China, gegründete Unternehmen (damals noch unter dem Namen Hefei Haizhou New Material Co.) konzentriert sich seit jeher auf Energiespeicherung. Es produziert Dünnschichtgraphen (FLG) und verfügt Berichten zufolge über eine Produktionskapazität von 10.000 Tonnen pro Jahr für Graphen-Elektrodenpasten für Batterien. Laut Pressemitteilung plant das Unternehmen außerdem den Bau einer neuen Produktionsstätte in Hefei.
Der Standort ist sowohl für die Graphen-Lieferkette als auch für die Kunden von großer Bedeutung. Chinesische Forschungsinstitute und Handelsunternehmen haben sich im Bereich Graphen hervorgetan, verfügen über einen bedeutenden Anteil an der globalen Produktionskapazität und halten die meisten Patente. Ein Schlüsselmarkt für Graphen ist dessen Verwendung als Kühlkörper in Smartphones, angeführt von chinesischen Herstellern, die die Unterhaltungselektronikindustrie vor Ort beliefern. Auch China, insbesondere Hefei, ist ein wichtiger Produktionsstandort für Batterien und bietet SuperC damit einen entscheidenden strategischen Vorteil. Evonik wiederum ist im Batteriesektor zunehmend aktiv und hat bereits mehrere Produkteinführungen vorgenommen.
Dies ist nicht die einzige Neuigkeit über Graphenbatterien. 2022 nahm VoltaXplore (ein 50/50-Joint-Venture von NanoXplore und Martinrea) eine Demonstrationsanlage in Betrieb, und erst kürzlich kündigte Nanotech Energy 2023 Pläne für eine 1 Milliarde Pfund teure Gigafactory in Großbritannien an. Beide Projekte sind bemerkenswert, doch die Kombination eines großen Chemiekonzerns mit einem führenden Graphenhersteller an einem strategisch wichtigen Standort und mit nachgewiesener Kompetenz und etablierten Beziehungen im Lithium-Ionen-Batteriesektor könnte weitreichende Folgen haben.
IDTechEx weist darauf hin, dass Graphen trotz des ganzen Hypes nur eine von vielen Lösungen ist. Es befindet sich noch in einem relativ frühen Stadium der Anwendung, anders als sein älterer Verwandter, MWCNT, der eine signifikante kommerzielle Expansion erlebt, wie beispielsweise die kürzliche Ankündigung von CATL, Toyocolors dispergiertes CNT-Produkt zu verwenden, und die Expansionen von LG Chem (siehe Bericht). Es existiert umfangreiches Know-how sowohl in der Dispersion als auch in der Optimierung der Ladung und der entsprechenden Eigenschaften in Kombination mit anderen leitfähigen Additiven. Der Preis von Graphen wird natürlich ein wichtiger Faktor sein, aber im Gegensatz zu anderen Zielmärkten für Graphen (z. B. recycelter Kunststoff) sind der Mehrwert und die entsprechenden Margen im Bereich der Energiespeicherung attraktiver. Was die nächste Generation von Batterien betrifft, gibt es viele außergewöhnlich gut finanzierte, vielversprechende Lösungen sowohl für Siliziumanoden als auch, später, für Festkörperbatterien. Angesichts des hohen Gewinns für den Sieger ist der Wettbewerb hart.
