Marktanalyse von IDTechEx

Diversifizierung im Batteriebereich nimmt Fahrt auf

6. April 2022, 9:20 Uhr | Dr. Alex Holland, IDTechEx
Ohne Batterien wird es keine Klima- und Mobilitätswende geben. Deshalb gibt es in diesem Bereich stetig große Neuerungen. Ein Überblick, was sich im vergangenen Jahr im Bereich Batterien getan hat
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Ohne Batterien wird es keine Klima- und Mobilitätswende geben. Deshalb gibt es in diesem Bereich stetig große Neuerungen. Ein Überblick, was sich im vergangenen Jahr im Bereich Batterien getan hat.

Batterien sind ein Schlüsselfaktor, um die Klima- und Emissionsziele zu erreichen. Außerdem sind sie erforderlich, um immer mehr veränderliche erneuerbare Energieträger einzubinden und zahlreiche Transportmittel zu elektrifizieren. Da die Themen Klima und Nachhaltigkeit immer mehr an Bedeutung gewinnen, steigt auch die Bedeutung neuer Batterietechnologien und entsprechender Innovationen.
 
Erhebliche Anstrengungen und Investitionen fließen derzeit in die Entwicklung und Vermarktung zukunftsweisender Batterietechnologien, vor allem im Bereich der Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich solcher mit Silizium- und Lithiumanoden sowie mit Festkörperelektrolyten. Aber auch alternative Batterietechnologien wie Natrium-Ionen-, Redox-Flow-, Metall-Luft- und Lithium-Schwefel-Batterien stoßen auf Interesse. Die Ziele sind nach wie vor eine höhere Energiedichte, eine höhere Gesamtleistung und niedrigere Kosten. Gleichzeitig dürften aber auch die Diversifizierung der Lieferkette und die Minimierung der ökologischen und sozialen Auswirkungen eine Rolle bei der Einführung alternativer Batterietechnologien spielen.

Zu den Trends gehörten die anhaltenden Investitionen in Unternehmen in der Frühphase, Börsengänge über SPACs (Special Purpose Acquisition Company) für Batterie-Start-ups sowie Partnerschaften und Joint Ventures entlang der gesamten Lieferkette. Auch in Nicht-Lithium-Batteriechemien wurde im zweiten Halbjahr 2021 erheblich investiert. Dies unterstreicht, wie wichtig der Markt für stationäre Speicher ist.

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Forschung an Siliziumanoden

Ähnlich wie die Festkörperelektrolyte bleiben auch die Siliziumanoden ein zentrales Entwicklungsfeld für Lithium-Ionen-Batterien. Erweiterte Industriepartnerschaften, verschiedene neue Finanzierungsrunden und neue Marktteilnehmer, etwa Sionic Energy und Floatech, verleihen der Siliziumanoden-Technologie weiterhin Schwung. Der Eintritt neuer Anbieter oder Geschäftsbereiche in den Bereich der Siliziumanoden dürfte den Wettbewerb in einem ohnehin schon recht umkämpften Bereich noch verstärken. Start-ups versuchen, den Kunden ihre technologischen Fähigkeiten zu demonstrieren, ihre Produktionskapazitäten auszubauen und ihre Produkte zu vermarkten. Bis Mitte der 2020er-Jahre wollen einige von ihnen ihre Produkte auf den Markt bringen.

Obwohl viele Entwicklungen im Bereich der Siliziumanoden sowie der Lithium-Metall- bzw. Festkörperbatterien im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen diskutiert werden, könnten auch andere Anwendungen sinnvolle Einsatzgebiete sein, beispielsweise Drohnen oder Unterhaltungselektronik. Sie würden von einer höheren Energiedichte und einer schnelleren Aufladung der Batterien profitieren, ohne so strenge Anforderungen an die Zyklenfestigkeit zu stellen und möglicherweise weniger auf steigende Preise zu reagieren. Das Interesse an Siliziumanoden hielt auch im zweiten Halbjahr 2021 an, obwohl die Investitionstätigkeit im Vergleich zum ersten Halbjahr leicht zurückging. Siliziumreiche bzw. siliziumdominante Anoden nähern sich der Marktreife.

Advanced-Lithium-Ionen-Technologie

Aktivitäten, Finanzierungen und Vereinbarungen reichen von Fördermitteln und Serie-A-Finanzierungsrunden, um erste Prototypen zu demonstrieren, bis hin zu Finanzierungen und Partnerschaften für die Entwicklung von Pilotlinien und die Herstellung erster marktfähiger Produkte. Ferner werden verschiedene technologische Verbesserungen von Werkstoffen über Produktionsmethoden bis hin zu Zelldesigns vorangetrieben. Dies verdeutlicht, dass sich auch die aktuelle Lithium-Ionen-Batterietechnologie durch unterschiedliche Ansätze verbessern lässt.

Im ersten Halbjahr 2021 gaben mit Echion Technologies und Nyobolt zwei relativ neue Start-ups, die schnell ladende Batterien mit einer Niob-basierten Anodentechnologie entwickeln wollen, Partnerschaften oder den Abschluss von Finanzierungsrunden bekannt. Die Herausforderung, die Energiedichte zu verbessern, könnte junge Unternehmen dazu veranlassen, sich auf andere Leistungsmerkmale zu konzentrieren, beispielsweise auf schnelles Aufladen. Dadurch können sie sich ihre eigene Nische schaffen und am Markt bestehen.

Auch neue Prozess- und Fertigungstechnologien wurden vorgestellt: Nano One und 6K Energy haben jeweils Investorengelder eingesammelt, um Syntheseverfahren für Batteriematerialien zu verbessern. Innovationen für das Zellendesign und das Design von Verbundelektroden werden von 24M, Nanoramic und EnPower vorangetrieben.

Neue bzw. neuartige Chemikalien und Materialien waren im zweiten Halbjahr 2021 nicht so wichtig wie im ersten Halbjahr, da sich die Aktivitäten eher darauf konzentrierten, bestehende Lithium-Ionen-Zelltechnologien zu verbessern und weiterzuentwickeln. SVolt brachte seine kobaltfreie NMx-Batterie auf den Markt, während Nio ein hybrides NMC/LFP-Batteriepack für Elektrofahrzeuge auf den Markt brachte. Damit schließt sich das Unternehmen der Strategie von CATL für Multi-Chemie-Packs an.

Batteriemanagementsysteme (BMS) sowie Analyseprodukte und -dienstleistungen waren ebenfalls durch Investitionen im zweiten Halbjahr 2021 gut vertreten. Im Hinblick auf eine höhere Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien könnten BMS- und Analyseprodukte eine vergleichsweise leicht realisierbare Lösung darstellen.

Weitere Batteriechemien im Aufwind

Erstmals stieß die Festkörperbatterie-Technologie im Jahr 2020 auf großes öffentliches Interesse, unter anderem durch den Börsengang des von Volkswagen unterstützten Unternehmens QuantumScape. 2021 ging mit Solid Power ein weiteres US-amerikanisches Start-up im Bereich Festkörperbatterien über eine SPAC-Fusion an die Börse.

Im zweiten Halbjahr 2021 gab es eine Menge Aktivitäten im Batteriebereich
Im zweiten Halbjahr 2021 gab es eine Menge Aktivitäten im Batteriebereich
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Solid Power wich ebenfalls von der Norm ab, indem es ankündigte, Festkörperzellen mit Anoden mit hohem Siliziumanteil anstelle von metallischem Lithium auf den Markt zu bringen. Auch hier ist die Entwicklung auf den Einsatz in Elektrofahrzeugen ausgerichtet, während das britische Unternehmen Ilika die Produktion seiner Festkörper-Mikrobatterien für medizinische Geräte und IoT-Anwendungen ausbaut.

Zahlreiche Player in der Wertschöpfungskette interessieren sich für Festkörperbatterien und investieren in sie, von Material- und Chemikalienlieferanten und -herstellern über etablierte Batterieunternehmen und Automobilhersteller bis hin zu Start-ups. Im Vergleich dazu wird die Entwicklung der Siliziumanoden-Technologie eher von Start-ups vorangetrieben, obwohl zahlreiche Partnerschaften mit etablierten Akteuren der Branche bestehen.

Die Übernahme von Cuberg durch den aufstrebenden Batteriehersteller Northvolt und die Investition von General Motors in SES zeigen, dass Festkörperelektrolyte nicht die einzige Möglichkeit sind, Lithium-Metall-Anoden zu verwenden. Dies bestätigt auch, dass die Energiedichte von Batterien und die Reichweite von Elektrofahrzeugen immer noch als Schlüsselfaktoren für den weiteren Erfolg von Elektrofahrzeugen angesehen werden. Dass Lyten den Stealth-Modus verlassen hat und eine Finanzierungsrunde in Höhe von 20 Mio. australischen Dollar für Li-S Energy durchgeführt wurde, weckte Hoffnungen für Lithium-Schwefel-Batterien, obwohl Oxis Energy im ersten Halbjahr Insolvenz anmelden musste.

Die Entwicklungen bei Unternehmen, die Redox-Flow-Batterien (RFB) entwickeln, verlangsamte sich im zweiten Halbjahr gegenüber dem ersten Halbjahr 2021, in dem das Eisen-RFB-Unternehmen ESS an die Börse ging. Dennoch zogen weitere Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien beträchtliche Investments an: die Hochtemperatur-Kalzium-Batterie von Ambri, die Nickel-Wasserstoff-Batterie von EnerVenue und die Eisen-Luft-Batterie von Form Energy.

Der Autor

Alex Holland von IDTechEx
Alex Holland von IDTechEx.
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Dr. Alex Holland ist Senior Technology Analyst bei IDTechEx


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