Für preiswerte Akkus: Japanische Konzerne setzen auf neue Materialien
Mit Feststoff-Akkus und Kobalt-freien Batterien wollen Nissan und Sumitomo Electric die Preise für Elektroautos und Erneuerbare Energien weiter drücken.
(Bild: P5h / Shutterstock.com)
- Martin Kölling
Elektroautos für den Preis von Benzinern, preiswerte Zwischenspeicher für Sonnen- und Windstrom – japanische Hersteller versprechen, mit neuen Materialien die Kosten für Batterien drastisch zu drücken. Im Automobilbereich stellte beispielsweise der Renault-Partner Nissan gerade einen ambitionierten Plan vor, um den größten Kostenfaktor im Auto, die Akkus, auf wettbewerbsfähigere Preise zu drücken.
Der Autohersteller kündigte im November an, bald kobaltfreie Lithium-Ionen-Akkus einzuführen sowie ab 2028 selbstentwickelte Feststoff-Batterien auf den Markt zu bringen. Diese zwei Akku-Technologien stehen derzeit im Fokus der Autohersteller, da sie beide drastisch niedrigere Akku-Kosten und damit hohe Wettbewerbsvorteile am Markt versprechen.
Das Nahziel ist dabei, Akkus ohne das teure Kobalt zu bauen, das in Lithium-Ionen-Akkus an der Kathode eingesetzt wird. Tesla-Gründer Elon Musk erregte erst im September mediale Aufmerksamkeit mit seiner Ankündigung, diesen Akku-Typ zu entwickeln. Allerdings ließ er den Zeitplan vage. Den lieferte nun Nissan nach: Bis 2028 wollen die Japaner durch diesen neuen Typ die Akku-Kosten um 65 Prozent auf 75 Dollar pro Kilowattstunde (kWh) reduzieren – und danach solle der Preis weiter auf 65 Dollar pro kWh sinken. Damit sollen die Akku-Kosten von Elektroautos auf das Kostenniveau von Verbrennern sinken, erklärte Nissans Entwicklungsvorstand Kunio Nakaguro auf dem Batterie-Briefing.
Nächster Sprung bei Feststoffbatterien
Den nächsten Preis- und Funktionssprung sollen dann Feststoff-Batterien bringen, die als nächste Akku-Generation gelten. Bei ihnen wird das bisher flüssige Elektrolyt durch festes ersetzt. Dadurch haben sie eine deutlich höhere Energiedichte als Lithium-Ionen-Akkus, sind nicht so brandanfällig und können schneller geladen werden. Während sich viele westliche Hersteller in Start-ups einkaufen, die diese Technologie entwickeln, bauen Japaner sie selbst.
Nissan-Rivale Toyota stellte beispielsweise dieses Jahr ein Auto vor, das mit einem Prototyp fuhr. Der Konzern hielt auch an seinem Plan fest, die Technik bis Mitte des Jahrzehnts zur Marktreife zu entwickeln.
Recycling-Ideen für alte Akkus
Nissan will zudem seine Recycling-Technik für ausgediente Elektroauto-Akkus exportieren, bei der die Akkus als Großspeicher für Sonnen- und Windstrom eingesetzt werden. Allerdings arbeiten Unternehmen in aller Welt an großen Redox-Flow-Batterien, bei denen Strom mit zwei flüssigen Elektrolyten in großen Tanks gespeichert werden kann.
Der japanische Technikkonzern Sumitomo Electric will nun 2023 eine Innovation auf den Markt bringen, die ein Problem dieser Batterien mildert: die Kosten. Bisher wird oft Vanadium verwendet, das allerdings abhängig von der Stahlnachfrage extrem im Preis schwankt. Derzeit ist es teuer und die Batterie-Art damit preislich benachteiligt.
In Japan wurde daher bereits dieses Jahr begonnen, Vanadium aus Industrieabfällen wie Ruß von Kohlekraftwerken oder dem Bergbau wiederzugewinnen. Sumitomo Electric will allerdings das wertvolle Metall durch Titan und Mangan ersetzen. Das Ziel ist es, die gleiche Leistung wie bei Vanadium-Redox-Flow-Batterien zu erreichen, aber zur Hälfte der Kosten.
Die Japaner wollen dabei grundsätzlich das Problem dieser Technik gelöst haben, dass während des Ladevorgangs als Nebenreaktion Mangandioxid (MnO2) an der Kathode abscheidet. Dies führte bisher zu einer stärkeren Verringerung der Kapazität als bei Vanadium-Nasszellen.
Sumitomo Electrics‘ Produkt soll nun ähnlich wie Vanadium-Batterien über 20 Jahre nur zehn Prozent ihrer Kapazität verlieren. 2022 will der Konzern nun in einem einjährigen Dauertest die Zuverlässigkeit der Technik nachweisen. Danach ist die Vermarktung geplant.
Weitere Konkurrenz auf dem Batterie-Markt
Allerdings müssen die Japaner mit anderen Technologien konkurrieren. Eine davon wird von Softbank Energy unterstützt, einer Tochter des japanischen Investmentkonzerns Softbank. SB Energy hat nicht nur mit Microsoft-Gründer Bill Gates in das amerikanische Start-up ESS investiert, das eine preiswerte Eisenfluss-Batterie entwickeln will. Das Unternehmen ist zudem gerade an die Börse gegangen, um Kapital für den letzten Entwicklungsschritt, den Masseneinsatz, einzuwerben.
SB Energy unterstützt das Projekt allerdings nicht nur als Investor, sondern auch als Kunde. Im September 2021 gab SB Energy einen Großauftrag an das Start-up bekannt: Es soll Eisenfluss-Batterien mit einer Kapazität von zwei GWh in kalifornischen Solaranlagen des japanischen Konzerns installieren.
(bsc)