Deutschland als zukünftiger Leitmarkt für Elektromobilität setzt auf Lithiumbatterien der 2. bis 4. Generation
Li-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Zukunft ab 2020
Optimierte Lithium-Batterien der 3. Generation sind nach Einschätzung von Dr. Jäger nach 2020 zu erwarten. Die folgende 4. Generation, ausgestattet mit Kohlenstoff/SiliziumAnoden und mit den entsprechend angepassten Kathoden und Seperatoren werden voraussichtlich nach 2025 auf den Markt kommen. Für die nachfolgenden Lithium-Systeme der 5. Generation wird nach seinen Worten derzeit ein ungefährer Zeithorizont ab 2035 angenommen. Dr. Jäger geht davon aus, dass Lithium-Schwefel-Systeme aufgrund der hohen Betriebstemperaturen wohl eher im stationären Bereich zum Einsatz kommen werden. »In Lithium-Luft-Batterien werden sehr hohe Erwartungen gesetzt«, kommentiert er einen der Hoffnungsträger der Zukunft, »der Transfer von der Entwicklung über den Pilotbetrieb bis hin zur Produktreife, lässt sich aber noch nicht mit einer konkreten Zeitschiene hinterlegen«.
Das Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Zellen erst in der nächsten Dekade in Serienfahrzeugen zu erleben sein werden, davon ist auch Dr. Joachim Fetzer, Executive Vice President von SB LiMotive überzeugt. Mittelfristig sieht er noch Potenzial in der Lithium-Ionen-Technologie. Die Forschung an neuen, leistungsfähigeren Materialien und neuen Fertigungsverfahren müsse jedoch noch intensiviert werden. Nach seiner Beobachtung, schließt Deutschland auf den Gebieten der Zellchemie und Fertigungstechnik schnell zum internationalen Wettbewerb auf, »in den Bereichen Batteriemanagement und Integration in das Gesamtfahrzeug sind die deutschen Anbieter weltweit an der Spitze«. Zellen von SB LiMotive erhalten nach seiner Auskunft derzeit acht Kunden. Unter anderem finden sich die Zellen des deutsch-koreanischen Joint Ventures im BMW ActiveE. Auch der kommende BMW i3 wird mit diesen Zellen ausgestattet sein. Für den Fiat 500 EV, den Chrysler 2013 auf den US-Markt bringen wird, liefert SB LiMotive das gesamte Batteriesystem inklusive Batteriemanagement.
Während E-Mobility-Pioniere wie Toyota und Tesla nach Auskunft von Sven Bauer, Geschäftsführer des Batterie Montage Zentrums, kurz BMZ, weiterhin aktuell vor allem auf Nickel-Kobalt-Aluminium-Lithium-Ionen-Systeme (NCA) fokussieren (siehe Interview), setzt Dr. Hans-Walter Praas, Managing Director von Texsys, mittelfristig auf die Etablierung von Batteriesystemen wie LiMnPO4 (Doped) und Hochvolt Lithium-Mangan-Verbindungen. Das viel gelobte Lithium-Luft-System hält er für einen Traum, der nicht vor 2025 kommen wird. »Vielleicht gelingt es ja ein wässriges System bis 2020 zur Serienreife zu entwickeln«, bleibt er optimistisch, »mittelfristig könnte auch Lithium-Schwefel für neue Lösungen sorgen«.
Doch unabhängig davon, welches Lithium-System sich in den nächsten Jahren als das vorläufige Backbone des weltweiten E-Mobility-Trends etablieren wird, der zentrale Energiespeicher für diese Lösungen wird nicht auf Produktions-Know-how basieren, dass sich Hersteller für die Zielmärkte Computer, Handy und Kameras angeeignet haben. Dr. Jürgen Heydecke, Managing Director bei Batteries and Power Solutions, weist darauf hin, dass nach wie vor viele Teilnehmer, die sich am Markt für großformatige Zellen tummeln, »Probleme mit der Gleichmäßigkeit dieser großen Zellen haben«.
Einzeln, so seine Einschätzung, lassen sich die großformatigen Lithium-Ionen-Zellen durchaus verwenden, »doch wenn man anfängt, 100 davon zusammenzuschalten, dann dürfte es in vielen Fällen kritisch werden«. Um etwa 100 gleichmäßige Zellen zu selektieren, bedarf es nach seiner Erfahrung bislang etwa 700 bis 1000 gebauter Zellen. Wohl mit ein entscheidendes Argument dafür, dass neben den Investitionen in die Zellforschung, alle Akteure auch einen Hauptfokus ihrer R&D-Anstrengungen auf neue Fertigungsverfahren legen. Nicht nur um über die bekannten Skalierungseffekte die Kosten zu reduzieren, sondern wohl vor allem auch, um ein möglichst gleichmäßiges Qualitätsniveau der produzierten Zellen gewährleisten zu können.
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