Diese ungewöhnliche Randnotiz weckte jedoch erneut das Interesse an dem Thema. IDTechEx Research untersucht das Thema bereits seit einiger Zeit und kommt zu dem Ergebnis, dass Siliziumanodenbatterien bis 2026 einen Umsatz von über 4 Milliarden US-Dollar generieren werden (weitere Informationen finden Sie im Bericht „Advanced and Post Lithium-ion Batteries: Technologies, Markets, Forecasts 2016-2026“).
Konzentrieren wir uns auf die Fakten.
Siliziumanoden versprechen eine zehnfache Kapazitätssteigerung gegenüber herkömmlichen Graphitanoden. Doch Vorsicht: Dies betrifft nur die Anode und ist rein theoretisch. Die entscheidende Frage ist, wie sich eine höhere Anodenkapazität auf die Gesamtkapazität der Batterie auswirkt.
Dies liegt daran, dass die Gesamtkapazität der Batterie nur um 35 % steigt, wenn die Siliziumanoden ihr maximales Potenzial erreichen (d. h. Graphitanoden multipliziert mit 10), während das übrige System unverändert bleibt. Daher ist nicht mehr die Anodenkapazität, sondern die Kathodenkapazität der limitierende Faktor; folglich muss eine Erhöhung der Anodenkapazität mit einer Erhöhung der Kathodenkapazität einhergehen.
Längere Lebensdauer:
Eine zentrale Herausforderung für die Siliziumanoden-Batterietechnologie ist ihre kurze Lebensdauer bzw. begrenzte Zyklenzahl. Dies tritt auf, wenn sich die festen Siliziumanoden bei jedem Zyklus massiv ausdehnen und zusammenziehen, wodurch mechanische Spannungen entstehen, die schließlich zu Rissen und zur Zerstörung der Anodenstruktur führen.
Forschungen haben gezeigt, dass die Verwendung von Verbundwerkstoffen aus Kohlenstoff und Silizium die mechanische Belastung der Anode reduziert. Darüber hinaus gibt es eine neue Generation von Materialien und Additiven, die diese Belastung mindern können, ohne die Anode zu zerstören.
Das Beste kommt erst noch
In der Folge beteiligen sich zahlreiche Materialunternehmen an dieser Diskussion, was zur Wiederbelebung vieler neuer und etablierter Firmen führt. Interessanterweise arbeiteten einige von ihnen früher an der Entwicklung von Siliziummaterialien für Photovoltaik-Technologien, haben sich aber angesichts der Kommerzialisierung der Photovoltaik-Zellenindustrie entschieden, in den nächsten Sektor zu wechseln: Batterien.
IDTechEx Research hat zahlreiche dieser Unternehmen interviewt und die in diesem Bereich erzielten Fortschritte herausgearbeitet. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden nun in einem neuen Bericht über fortschrittliche Batterietechnologien und Post-Lithium-Ionen-Batterien veröffentlicht. Wir haben mit Panasonic darüber gesprochen, und wie schon Frank Sinatra sang und Panasonic uns mitteilte: „Das Beste kommt erst noch …“
Der Bericht
Der Bericht „Fortschrittliche und Post-Lithium-Ionen-Batterien: Technologien, Märkte, Prognosen 2016-2026“ konzentriert sich auf fortgeschrittene und Post-Lithium-Ionen-Technologien: Siliziumanodenbatterien, Festkörperbatterien, Schwefelbatterien, Lithium-Luft-Batterien, Natrium-Ionen-Batterien und Magnesiumbatterien.
Von Dr. Franco González, Senior Technology Analyst, IDTechEx
