Startseite > Smarter World > Lithium-Ionen-Batterien: Kosten sinken

Skalierungseffekte und neue Elektroden-Techniken

Lithium-Ionen-Batterien: Kosten sinken

17. Oktober 2012, 9:04 Uhr | Heinz Arnold

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

»Wunderstoff« Graphen

Auch für die Lithium-Ionen-Batterien versprechen sich Experten viel von dem neuen »Wunderstoff« Graphen. So hat Prof. Klaus Müllen, Direktor des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung, in einem Aufsatz im Spektrum der Wissenschaft (August 2012) erklärt, dass sich Metalloxidteilchen in eine Graphenhülle verpacken ließen, um sie zu stabilisieren. Denn die Metalloxide können deutlich mehr Lithium aufnehmen als die heute üblichen Graphitanoden. Allerdings sind sie mechanisch nicht stabil. Anoden mit Metalloxiden, die mit einer Graphenhülle versehen sind, zeigten dagegen über viele Lade-Entladezyklenn ein stabiles Verhalten.

Bisher ist es noch nicht wirklich gelungen, einlagige Graphen-Schichten so herzustellen, dass sie für die praktische Fertigung in Frage kämen. Falls Graphen tatsächlich einmal dazu beitragen sollte, die Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern, so dauert das sicherlich noch viele Jahre.

Ähnliches gilt für die Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterien, die heute in aller Munde sind. Die Arbeiten an diesen Batterietypen befinden sich immer noch im Grundlagenstudium. Bis zum ersten praktischen Einsatz dürfte es nach Einschätzung von Wolfgang Weydanz im Falle der Lithium-Schwefel-Batterien noch mindestens bis 2020 dauern, im Falle der Lithium-Luft-Batterien ließe sich dieses Ziel wohl kaum vor 2025/30 erreichen.

Dies dürfte auch ein Grund dafür sein, dass sich die Forscher derzeit sehr stark auf die Weiterentwicklung der klassischen Lithium-Ionen-Batterien stürzen. Dass die Technik nun reif ist, um auch größere Speichersysteme für den Einsatz in Kraftfahrzeugen und im Smart Grid – etwa als Puffer für Wind- und Solarenergie – aufzubauen, zeigt die Tatsache, dass sich das Interesse hier zunehmend auf die Alterungs- und Sicherheitsaspekte konzentriert. Möglichst geringe Alterungseffekte sind die Voraussetzung dafür, die Systeme über längere Zeiträume kosteneffektiv betreiben zu können. Dass dies bei einer möglichst hohen Sicherheit geschehen muss, ist selbstverständlich.

Fazit

Grundsätzlich– das hat das International Meeting on Lithium Batteries in Korea bestätigt – steckt in den Lithium-Ionen-Batterien noch sehr viel Potenzial. Diese Batterien werden die Kostenkurve schnell nach unten durchlaufen, auch wenn sich trefflich darüber streiten lässt, wie schnell. Zunächst fallen die Kosten aufgrund von Skaleneffekten in der Produktion, dann dürften neue Elektroden- und Elektrolyttechniken den Preis weiter nach unten treiben. Für die fernere Zukunft versprechen neue Batterietypen wie Si-Schwefel und Si-Luft noch sehr viel höhere Energiedichten als heute – und damit weiter fallende Kosten.