Seite 2: Eine Frage der Speicherung

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Laut Yayoi Sekine, Leiterin des Bereichs Energiespeichertechnik beim Energieanalyseunternehmen BloombergNEF, ist der Markt für Batterien zur Pufferspeicherung im Netz derzeit noch klein – etwa ein Zehntel der Größe des Marktes für E-Auto-Akkus. Die Nachfrage nach Stromspeichern wächst jedoch mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien – eben weil die schwankende Leistung ausgeglichen werden muss und, um grundlastähnliche Verhältnisse zu schaffen.

Umbau bei der Standardtechnik

Lithium-Ionen-Batterien sind nicht ideal für stationäre Pufferspeicher, auch wenn sie heute häufig dafür verwendet werden. Während die Batterien für Elektrofahrzeuge immer kompakter, leichter und bei der Aufladung schneller werden, geht es bei der stationären Speicherung in erster Linie darum, die Kosten gering zu halten. Größe und Gewicht spielen eine weniger große Rolle, was bedeutet, dass sich wahrscheinlich andere Akkugrundstoffe durchsetzen werden.

Dazu gehört beispielsweise Eisen – und gleich zwei Akteure könnten im neuen Jahr hier wichtige Fortschritte machen. Form Energy entwickelt etwa eine Eisen-Luft-Batterie, die Elektrolytmaterial auf Wasserbasis verwendet und Energie grundsätzlich durch einen umkehrbaren Rostprozess speichert. Das Unternehmen kündigte kürzlich eine 760 Millionen Dollar teure Produktionsanlage in Weirton, West Virginia, an. Deren Bau ist für 2023 geplant. Konkurrent ESS baut eine zweite Variante der Eisenbatterie, die eine ähnliche Batteriechemie verwendet. Hier ging die Produktion in der Zentrale in Oregon bereits los.

Ein Teil der Motivation, die Unternehmen dazu veranlasst, an der Batteriechemie zu schrauben, ergibt sich aus der Preisvolatilität der Grundstoffe. "Es ist eine Kostenfrage", sagt Analystin Sekine. Die Kathoden sind in der Regel eines der teuersten Teile einer Batterie. Bei Elektroautos wird hier meist NMC (Nickel-Mangan-Kobalt) verwendet. Doch diese drei Elemente sind neben Lithium sehr teuer, so dass eine Reduzierung einiger oder aller dieser Stoffe zu einer Kostensenkung beitragen könnte.

LFP statt NMC

In diesem Jahr könnte eine Alternative ihren Durchbruch erleben: Lithiumeisenphosphat (LFP), ein kostengünstiges Kathodenmaterial, das bereits für einige Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird. Jüngste Verbesserungen in der Chemie und Herstellung von LFP haben dazu beigetragen, die Leistung dieser Batterien zu steigern. Und der Marktanteil von LFP-Batterien wächst schnell, von etwa 10 Prozent des weltweiten Marktes für Elektrofahrzeuge im Jahr 2018 auf etwa 40 Prozent im Jahr 2022. Tesla verwendet bereits LFP-Batterien in einigen Fahrzeugen – und Autohersteller wie Ford und Volkswagen haben angekündigt, dass sie einige Elektroauto-Modelle ebenfalls mit dieser Technologie anbieten wollen.

Obwohl sich die Akkuforschung in der Regel auf die Kathodenchemie konzentriert, sind auch die Anoden ins Blickfeld geraten. Die meisten Anoden in Lithium-Ionen-Batterien verwenden heute unabhängig von ihrer Kathodenzusammensetzung Graphit. Alternativen wie Silizium könnten jedoch dazu beitragen, die Energiedichte zu erhöhen und den Ladevorgang zu beschleunigen.

An Siliziumanoden wird seit Jahren geforscht, aber bisher war ihre Lebensdauer nicht lang genug, um kommerziell eingesetzt zu werden. Nun aber beginnen Unternehmen, die Produktion dieser Materialien auszuweiten. Im Jahr 2021 begann das Start-up Sila mit der Produktion von Siliziumanoden für Batterien in tragbaren Fitnessgeräten. Vor kurzem erhielt das Unternehmen einen Zuschuss des US-Energieministeriums in Höhe von 100 Millionen Dollar für den Bau einer Produktionsanlage in Moses Lake, Washington. Die Fabrik soll ab 2025 Materialien für Elektroauto-Batterien herstellen. Partner ist Mercedes-Benz. Andere Start-ups arbeiten daran, Silizium und Graphit für Anoden zu kombinieren. OneD Battery Sciences, das eine Partnerschaft mit dem Autokonzern GM eingegangen ist, will genauso kommerzialisieren wie Sionic Energy.

Wachsendes Interesse an Batterie-Recycling

Das Ende 2022 verabschiedete US-Anti-Inflationsgesetz (Inflation Reduction Act) stellte fast 370 Milliarden Dollar für die Förderung des Klimaschutzes und sauberer Energieträger bereit, darunter Milliarden für die Herstellung von Elektrofahrzeugen und Batterien. "Jeder hat das Gesetz im Kopf", sagt Yet-Ming Chiang, Materialforscher am MIT und Gründer mehrerer Batterieunternehmen.

Darüber wird den Batterieherstellern in den USA eine größere Menge an Darlehen und Zuschüssen gewährt, um die Kapazitäten zu erhöhen. Darüber hinaus bieten die im Gesetz vorgesehenen Steuergutschriften für Elektrofahrzeuge den Autoherstellern Anreize, Batteriematerialien in den USA oder bei ihren Freihandelspartnern zu beziehen und die Akkus dann in Nordamerika zu fertigen. Das Gesetz wurde so gefasst, dass Produktionskapazitäten auch für Elektroautos in den USA geschaffen werden müssen – inklusive der Suche nach neuen Batteriematerialien.

All das bedeutet, dass die Nachfrage nach den wichtigsten Bestandteilen von Lithium-Ionen-Batterien – einschließlich Lithium, Kobalt und Nickel – immer weiter steigen wird. Ein mögliches Ergebnis der US-Förderung ist ein wachsendes Interesse am Batterie-Recycling. Es könnte ausgleichend wirken und kommt langsam in Schwung.

Geldflut für die Energiewende

CATL und andere chinesische Unternehmen sind führend im Batterie-Recycling, aber die Branche könnte in diesem Jahr auch in anderen wichtigen Märkten für Elektrofahrzeuge wie Nordamerika und Europa ein erhebliches Wachstum verzeichnen. Das in Nevada ansässige Unternehmen Redwood Materials und das in Toronto ansässige Unternehmen Li-Cycle bauen dafür notwendige Anlagen und arbeiten daran, wichtige Batteriemetalle wie Lithium und Nickel zu trennen und zu reinigen, damit sie in Batterien wiederverwendet werden können.

Li-Cycle wird seine bislang wichtigste Recycling-Anlage voraussichtlich 2023 in Betrieb nehmen. Redwood Materials hat mit der Herstellung seines ersten Produkts, einer Kupferfolie aus Recycling-Material, in seiner Anlage außerhalb von Reno, Nevada, begonnen – und kürzlich Pläne für den Bau einer zweiten Anlage in Charleston, South Carolina, bekannt gegeben. Sie wird noch 2023 in Betrieb gehen.

Mit dem Geld der US-Regierung und anderen politischen Maßnahmen auf der ganzen Welt wird die Nachfrage nach E-Fahrzeugen und Batterien weiter befeuert – auch wenn es aufgrund der Energiekrise in Europa Rückschläge gibt. 2023 könnte hier weitere Durchbrüche bringen.

(jle)