Autobatterien: Lithium-Ionen- oder Lithium-Luft-Systeme?
»Die Antwort fällt in frühestens drei Jahren«
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Li-Ionen-Batterien: der Spielraum für Kostensenkungen
Wie hoch ist der Spielraum für Preissenkungen über Skaleneffekte in der Massenfertigung überhaupt?
Bei kleinen Zellen für tragbare Elektronik sehen wir heute Preise von 200-300 €/kWh, je nach Energiedichte und Qualität. Hier existieren auch hochqualitative Massenproduktionen mit vielen Millionen Zellen pro Monat und diversen sehr großen Herstellern.
Der Anteil der Materialkosten – die sich für die heute gängigen Aktivmaterialien durch Skalierungseffekte nur noch wenig reduzieren lassen – liegt für die Li-Ionen-Batterie im Konsumerbereich bei rund 70 Prozent. Das Ziel muß also sein, durch Massenproduktion für großformatige Zellen bei höchster Qualität ähnliche oder eventuell sogar niedrigere Preise zu erzielen.
Welche Materialien sind denn so teuer?
Es werden unter anderem Nickel, Kobalt, Mangan, Eisenphosphat und Graphit benötigt. Ebenso sind der organische Elektrolyt und das darin enthaltene Leitsalz große Kostenfaktoren. Auch wenn einige Materialien auf den ersten Blick gar nicht teuer sind, ergibt sich der hohe Preis daraus, dass sie in sehr reiner Form vorliegen müssen. Durch die hierfür erforderlichen Prozesse kann sich der Preis deutlich erhöhen. Es gibt auch eine Korrelation zwischen Reinheit und Zellqualität. Ebenso sind dadurch einige Produktionsprozesse (noch) kostenintensiv.
Noch einmal zurück zu den Lithium-Luft- bzw. Schwefel-Luft-Batterien: Wann wird sich entscheiden, ob sie jemals zur Konkurrenz oder auch Ergänzung zu Li-Ionen-Batterien heranwachsen können?
Ich schätze, dass sich die Frage in frühestens drei Jahren grundlegend entscheiden lässt. Dann könnte es eine Antwort geben, ob diese Systeme – speziell das Lithium-Luft System - praktisch realisierbar sind. Nehmen Sie zum Beispiel die Siliziumanode. Das Material wurde vor gut 30 Jahren in Stanford entdeckt. Trotz einer mehrfachen Energiedichte des Materials gegenüber dem heute verwendeten Graphit wird sie jedoch noch nicht kommerziell eingesetzt. Bisher hat man den Schlüssel zur Zyklenstabilität noch nicht gefunden. Es laufen aber derzeit vielversprechende Entwicklungen. Diese könnten den Energieinhalt einer Zelle mittelfristig um 25-40% steigern, was schon ein großer Fortschritt wäre.
- »Die Antwort fällt in frühestens drei Jahren«
- Hohe Energiedichte – zu geringe Leistungsdichte
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