Die Reichweite wird auf 1.200 km steigen, das Aufladen wird sich auf zehn Minuten oder weniger reduzieren. Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass dies alles verändern könnte.

David Bailey, Professor für Betriebswirtschaftslehre an der Universität Birmingham, sagte: "Wenn es ein echter Durchbruch ist, könnte es ein Game-Changer sein, sozusagen der heilige Gral der Batteriefahrzeuge." Dem kann man nur schwer widersprechen. Die Reichweitenangst würde der Vergangenheit angehören. Zehn Minuten, um die Batterien vollständig aufzuladen, ist fast so schnell wie das Tanken von Benzin oder Diesel. Das bedeutet auch einen viel schnelleren Strom von Fahrzeugen an den Ladestationen; drei Autos könnten in der gleichen Zeit vollständig aufgeladen werden, wie es derzeit dauert, um auf 80 % aufzuladen. Das würde im wahrsten Sinne des Wortes alles verändern.


Wie lange wird es dauern, bis wir diese Batterien in Elektrofahrzeugen sehen?

Laut der Financial Times glaubt Toyota, dass sie Festkörperbatterien für den Einsatz in Elektrofahrzeugen bereits 2027 herstellen können. Diese Technologie wird auch im Vereinigten Königreich entwickelt. Einer unserer Enkel hat an der Universität Warwick studiert. Diese Universität wird von Jaguar stark finanziert und unterstützt. Das ist nicht verwunderlich, da sie so nahe an Coventry liegt. Er erzählte mir vor einigen Jahren, dass dort eine neue Entwicklung, eine Festkörperbatterie, untersucht wird. Nicht nur Warwick, auch die Universität Oxford gehört zu den sieben Institutionen, die eine Absichtserklärung unterzeichnet haben, in der sie versprechen, gemeinsam an dieser Technologie zu arbeiten.

Der Guardian erklärt die Technologie folgendermaßen: "Festkörperbatterien würden die bestehende Technologie verbessern, indem ein flüssiger Elektrolyt, in dem Lithiumionen einen elektrischen Strom transportieren, gegen ein festes keramisches Material ausgetauscht wird. Das könnte die Energiedichte der Batterien erhöhen und sie leichter und kleiner machen. Es gibt zwar einige Prototypen, aber die Unternehmen haben sich schwer getan, eine haltbare Festkörperbatterie auf den Markt zu bringen.

Vor einigen Wochen teilte das japanische Unternehmen mit, dass es die Produktion des für die Herstellung der Batterien verwendeten Materials vereinfacht habe, und bezeichnete diese Entdeckung als einen bedeutenden Fortschritt, der die Ladezeiten drastisch verkürzen und die Reichweite erhöhen könnte.


Kühne Behauptungen

Keiji Kaita, Leiter des Forschungs- und Entwicklungszentrums für Kohlenstoffneutralität des japanischen Automobilkonzerns, sagte: "Sowohl bei unseren Flüssig- als auch bei unseren Festkörperbatterien wollen wir die Situation drastisch ändern, in der die derzeitigen Batterien zu groß, schwer und teuer sind.

Festkörperbatterien sind eine neue Art von Batterietechnologie, die das Potenzial hat, die Elektrofahrzeugindustrie zu revolutionieren. Bei diesen Batterien wird ein fester Elektrolyt anstelle eines flüssigen Elektrolyts verwendet, was mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien bietet. Festkörperbatterien sind sicherer, effizienter und haben eine höhere Energiedichte als ihre flüssigen Gegenstücke. Weltweit wird daran geforscht: Ingenieure der University of California San Diego haben in Zusammenarbeit mit LG Energy Solution eine neue wiederaufladbare Festkörperbatterie entwickelt. Infolgedessen sind Festkörperbatterien zu einem heißen Thema in der Elektrofahrzeugindustrie geworden, und die Automobilhersteller rennen um die Entwicklung und Vermarktung dieser neuen Technologie. Es besteht kein Zweifel daran, dass diese neue Technologie einen völligen Wandel herbeiführen wird, und kein Hersteller kann es sich leisten, bei diesem Rennen außen vor zu bleiben.


Was können diese neuen Batterien leisten?

Die Vorteile von Festkörperbatterien für Elektroautos sind zahlreich. Festkörperbatterien haben eine höhere Energiedichte, d. h. sie können auf demselben Raum mehr Energie speichern als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Dies kann die Reichweite von Elektroautos um bis zu drei Mal erhöhen und die Ladezeiten verkürzen, die angeblich nur 10 Minuten für eine vollständige Aufladung betragen. Solid-State-Batterien sind auch sicherer als herkömmliche Batterien, da sie weniger anfällig für thermisches Durchgehen sind, was bei Lithium-Ionen-Batterien zu Bränden und Explosionen führen kann. Darüber hinaus haben Solid-State-Batterien eine längere Lebensdauer, was den Bedarf an Batteriewechseln verringern und letztlich die Kosten für Elektrofahrzeuge senken kann.

Trotz der vielen Vorteile von Festkörperbatterien gibt es noch einige Herausforderungen bei ihrer Entwicklung und Vermarktung. Eine der größten Herausforderungen ist die Optimierung der Herstellungsprozesse. Eine weitere Herausforderung sind die hohen Kosten für die Herstellung von Festkörperbatterien, die derzeit viel höher sind als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Darüber hinaus müssen noch Festelektrolyte mit hoher Ionenleitfähigkeit entwickelt werden, um die Entwicklung praktikabler Festkörperbatterien zu ermöglichen. Trotz dieser Herausforderungen werden die potenziellen Vorteile von Festkörperbatterien dazu führen, dass jeder große Automobilhersteller sie haben will.


Wer wird der Erste sein?

Toyota ist das erste Unternehmen, das einen zeitbasierten Anspruch erhebt, aber es ist nicht allein. Die Autoindustrie ist hart umkämpft und kann es sich nicht leisten, dass ein einzelner Hersteller einen so großen Vorteil erlangt.

Mehrere Unternehmen und Organisationen entwickeln derzeit Festkörperbatterien für Autos, die im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien eine bessere Leistung und Sicherheit bieten sollen. Die Toyota Motor Corporation arbeitet aktiv an der Technologie der Festkörperbatterien. Der Automobilhersteller entwickelt diese Batterien über sein Joint Venture mit Panasonic, Prime Planet Energy & Solutions Inc. und will bereits 2027 eine kommerzielle Festkörperbatterie auf den Markt bringen.

QuantumScape Corporation ist ein weiteres Unternehmen, das sich auf die Entwicklung von Festkörperbatterien für Autos konzentriert. Die Batterien der nächsten Generation des Unternehmens sollen die Energiespeicherung mit der Technologie der Lithium-Metall-Batterien verändern. QuantumScape arbeitet seit mehreren Jahren an der Entwicklung einer brauchbaren Festkörperbatterie für Elektrofahrzeuge, und im Dezember 2022 gab das Unternehmen bekannt, dass es seine erste Charge von 24-Schicht-Lithium-Metall-Zellen zu Testzwecken an Hersteller von Elektrofahrzeugen geliefert hat. Die Festkörperbatterietechnologie, an der das Start-up arbeitet, verspricht eine wesentlich größere Reichweite und Ladezeiten von 15 Minuten.

Solid Power Inc. ist ein in den USA ansässiger Batterieentwickler, der sich auf die Festkörper-Elektrolyt-Technologie auf Sulfidbasis spezialisiert hat. Das von Ford und BMW unterstützte Unternehmen arbeitet an der Entwicklung von Festkörperbatterien für Elektrofahrzeuge. Solid Power hat im Juni 2022 mit der Pilotproduktion einer innovativen EV-Batterie mit größerer Reichweite und schnellerer Aufladung begonnen. Das Unternehmen hat sich mit BMW zusammengetan, um gemeinsam Festkörperbatterien für Hochleistungs-Elektrofahrzeuge zu entwickeln, und arbeitet an der Verwendung eines sulfidbasierten Festelektrolyten anstelle der herkömmlichen Flüssigkeit. Wie BMW hat auch Ford eine Partnerschaft mit Solid Power angekündigt, um Elektrofahrzeuge mit Festkörperbatterietechnologie zu entwickeln.

Mercedes-Benz hat bereits erklärt, dass es beabsichtigt, seine Fahrzeugpalette bis 2030 vollständig zu elektrifizieren, und dass die Festkörpertechnologie eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung dieses Ziels spielen wird. Volkswagen ist eine Partnerschaft mit QuantumScape eingegangen und investiert 300 Millionen Dollar, um bis 2024 Elektrofahrzeuge mit Festkörperbatterien zu entwickeln. BMW ist ein weiterer Automobilhersteller, der Partnerschaften eingeht, um einen Durchbruch in der Welt der Festkörperbatterietechnologie zu erzielen. Das Unternehmen hat sich mit dem US-Unternehmen Solid Power zusammengetan. Nissan will bis 2025 eine Produktionsanlage für Festkörperbatterien einrichten. Honda entwickelt Festkörperbatterien im eigenen Haus und ist aufgrund dieser Entwicklungen zuversichtlich, dass erste Anwendungen in der zweiten Hälfte der 2020er Jahre möglich sind.

Was ist mit Ford? Lisa Drake, Vice President of EV Industrialisation bei Ford, sagt, dass die Technologie nicht vor 2030 einsatzbereit sein wird. Wie BMW arbeitet auch Ford mit Solid Power zusammen. General Motors kündigte an, 7 Milliarden Dollar in vier verschiedene Fabriken zu investieren, von denen zwei für Elektrofahrzeuge und -batterien vorgesehen sind, die den größten Teil des Kapitals beanspruchen. Porsche arbeitet an der Entwicklung einer rein elektrischen Version des legendären 911 und hat sich ebenfalls für QuantumScape entschieden.

Was ist die Schlussfolgerung?

Wenn Sie mit dem Gedanken spielen, ein Elektroauto zu kaufen, warten Sie am besten noch. Innerhalb von drei oder vier Jahren werden Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb auf den Markt kommen. Sie haben mindestens die dreifache Reichweite und sind in zehn Minuten voll aufgeladen. Außerdem behaupten die Hersteller, dass diese neuen Batterien eine dreißigjährige Lebensdauer haben werden, dreimal so lang wie herkömmliche Batterien. Es lohnt sich, darauf zu warten!

Author

Resident in Portugal for 50 years, publishing and writing about Portugal since 1977. Privileged to have seen, firsthand, Portugal progress from a dictatorship (1974) into a stable democracy. 

Paul Luckman