PEM-Studie zu Potenzialen einer Feststoffakku-Industrie in Europa

Es handelt sich bei dem nun vorgelegten Dokument um eine Konsortialstudie, die das PEM zusammen mit zahlreichen Industriepartnern erstellt hat. Darin geben die Verfasser die zentralen Herausforderungen wieder, die der Aufbau einer Feststoffbatterie-Industrie mit sich bringt. Die Studie weist aber auch auf Stärken einer potenziellen heimischen Produktion und beleuchtet, wie eine europäische Alternative zur China All-Solid-State Battery Collaborative Innovation Platform (CASIP) aussehen könnte. Diesen Bezug zur CASIP nennt das PEM in seiner Mitteilung explizit, bei dem Bündnis handelt es sich um eine 2024 geschmiedete Allianz großer chinesischer Batterie- und Autohersteller, um die Kommerzialisierung von Feststoffbatterien zusammen voranzutreiben. Initiator der Allianz war die chinesische Regierung.

„Nach jahrelanger Grundlagenforschung zu den leistungsfähigsten Festkörperelektrolyten sind die wichtigsten Materialfragen inzwischen weitgehend geklärt“, ordnet PEM-Leiter Professor Achim Kampker ein: „Jetzt steht die Notwendigkeit innovativer Herstellungsverfahren und ihrer Skalierbarkeit im Mittelpunkt, denn bis zu 60 Prozent des aktuellen Produktionslayouts für Lithium-Batterien müssen möglicherweise in erheblichem Maße geändert werden.“

Der Konsortialstudie zufolge entstehen derzeit weltweit Partnerschaften zur Kommerzialisierung von Festkörperbatterien, die jeweils eigene Ansätze verfolgen. Während man sich in Europa und den USA hauptsächlich auf Polymer- und Hybrid-Elektrolytsysteme konzentriert, werden in Asien und dort vor allem in China zunehmend sulfidbasierte Systeme erforscht. Laut Kamper könnten Festkörperbatterien bis 2035 mit einer potenziellen Gesamtleistung von bis zu 1.200 Gigawattstunden bereits einen bedeutenden Anteil am globalen Batteriemarkt ausmachen. „Das Umsatzpotenzial liegt dann voraussichtlich bei 550 Milliarden Euro, so dass selbst ein kleiner Anteil daran sehr attraktiv ist.“ Dafür benötigten die Hersteller allerdings innovative und skalierbare Anlagentechnik.

Und die Studie offenbart noch weitere Herausforderungen in der Produktionskette. So sind den Initiatoren zufolge neuartige Verarbeitungsmethoden zur Herstellung dünner und dichter Schichten für Festkörperelektrolyte und Lithium-Metall notwendig. Und es müsse geprüft werden, inwiefern Trockenbeschichtungsansätze aus der aktuellen Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien auch auf die Fertigung von Festkörperelektrolyten übertragbar sind. Zudem sind laut den PEM-Experten Wärmebehandlungsschritte vor allem für keramikbasierte Festkörperelektrolyte zu optimieren, und bei Elektrodenstapeln muss für Grenzflächen mit geringem Widerstand für eine optimale Ionenleitung der Festkörper gesorgt werden. Darüber hinaus sind der Studie zufolge maßgeschneiderte Produktionsprozesse für neue Hybridzellenformate notwendig, die Pouch- mit prismatischen Designs kombinieren.

Das PEM folgert daraus, dass die Produzenten in Europa unter Innovationsdruck stehen, um sich einen Anteil am künftigen Markt zu sichern.

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