Batteriemarkt in Deutschland wächst 2019 stark - Zukunft der Festkörper-Batterie

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Frankfurt am Main - Der deutsche Batteriemarkt hat 2019 insgesamt weiter deutlich zugelegt. Treiber des Batteriemarktes sind die Elektromobilität und erneuerbare Energien. Davon profitiert das Segment der Lithium-Ionen-Batterien, die 2019 den größten Marktanteil hatten. Doch das könnte sich bald ändern, denn an neuen Batterietechnologien wird weltweit geforscht.

Nach einer Auswertung des Zentralverbandes Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) ist der Batteriemarkt in Deutschland 2019 um 17 Prozent gewachsen. Angesichts einer steigenden Nachfrage im Bereich Elektromobilität und Erneuerbare Energien konnten vor allem Lithium-Ionen-Batterien ihren Anteil ausbauen. Bleibatterien verlieren aufgrund eines schwächelnden Automobilsektors Anteile. In Zukunft dürften mit voranschreitender Energiewende jedoch ganz andere Batteriekonzepte zum Zuge kommen.

Marktvolumen von Lithium-Ionen-Batterien hat sich seit 2013 verachtfacht
Der deutsche Batteriemarkt ist im vergangenen Jahr insgesamt um 17 Prozent auf 4,2 Milliarden Euro gestiegen und hat damit sein Wachstum im Vergleich zu 2018 beschleunigt. Den größten Marktanteil hatten mit 1,6 Mrd. Euro (rd. 38 Prozent) Lithium-Ionen-Batterien. Im Vergleich zum Vorjahr ist das Segment damit um 21 Prozent gewachsen. Um 14 Prozent auf 0,94 Mrd. Euro deutlich nachgegeben hat der Markt für Bleibatterien. Der Markt für sonstige Batteriesysteme (u.a. Zink-Luft-Batterien, Lithium-Knopfzellen und Nickel-Cadmium-Batterien) ist um 40 Prozent auf 1,7 Mrd. Euro gestiegen.

Treiber des wachsenden Bedarfs an elektrischen Energiespeichern sind vor allem die Elektromobilität und der weitere Ausbau der erneuerbaren Energien. Bislang sind Lithium-Ionen-Batterien die Schlüsseltechnologie für den Markthochlauf im Segment Elektromobilität und werden zudem in vielen weiteren Bereichen wie zum Beispiel Mobiltelefonen, Hörgeräten oder Elektrowerkzeugen verwendet. Zwischen 2013 und 2019 hat sich das Marktvolumen bei Lithium-Ionen-Batterien mehr als verachtfacht, was nicht zuletzt auf das hohe Wachstum der Importe nach Deutschland zurückzuführen ist, so die Einschätzung von Christian Eckert, Fachverbandsgeschäftsführer Batterien im ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie.

Unter Druck befand sich im vergangenen Jahr der Markt für Bleibatterien. Aufgrund der Schwäche des Automobilsektors ist dieses Segment auf das Niveau von 2013 abgerutscht, nachdem zwischen 2016 und 2018 noch ein leichtes Wachstum zu verzeichnen war.

Batterieforschung arbeitet mit Hochdruck an neuen Batteriekonzepten – Festkörper-Batterien im Fokus
Forscher in der ganzen Welt arbeiten an Alternativen zu lithiumbasierten Speichersystemen. Diese haben nicht nur eine relativ geringe Energiedichte, auch der flüssige Elektrolyt ist wegen der potentiellen Brandgefahr und des umstrittenen Rohstoffs Lithium nicht unproblematisch. Besser sind Feststoff-Batterien, in denen ein Festelektrolyt zum Einsatz kommt. Das Ziel sind nichtbrennbare Festkörper-Batterien mit höherer Energiedichte, geringen Umweltbelastungen, Recyclingfähigkeit und Einsatzmaterialen ohne Knappheitsfaktor. Forscher aus aller Welt arbeiten an derartigen Alternativen.

Neue Festkörper-Batterien – von Aluminium über Natrium und Kalium
Zur Kategorie der Festkörper-Batterien zählen Aluminium Batterien, die im Vergleich zu Lithium-Ionen Batterien deutlich höhere Energiedichten aufweisen können. Weitere Vorteile sind die umfassende Verfügbarkeit des Materials Aluminium sowie die Recycling-Fähigkeit. Forscher der Bergakademien Freiberg arbeiten beispielsweise an Aluminium-Batterien. Im Rahmen eines Verbundprojektes werden Prototypen von Batterien auf Anlagen im Industriemaßstab produziert und im Einsatz getestet.

An der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) arbeiten Forscher ebenfalls an Feststoff-Batterien. Die Forscher um Prof. Bettina Lotsch vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart und Department Chemie der LMU haben in einer Publikation drei neue Verbindungen beschrieben und deren elektrische Eigenschaften bestimmt. Dabei stellten sie fest, dass durch die Mischung der beiden Elemente Aluminium und Silizium mit Natrium und Schwefel im richtigen Verhältnis eine völlig neue Struktur (Na5AlS4SiS4) entsteht. Im Vergleich zu Verbindungen nur mit Aluminium oder Silizium mit Natrium und Schwefel (Na5AlS4 und Na4SiS4) ist diese besonders vorteilhaft für den Ionentransport.

Ein Team von australischen Wissenschaftlern hat einen nicht brennbaren Elektrolyten für Kalium- und Kaliumionen-Batterien entwickelt. In der Zeitschrift für Angewandte Chemie haben die Materialwissenschaftlerin Zaiping Guo und ihr Team von der University of Wollongong einen Phosphat-Elektrolyten für Kalium- und Kaliumionen-Batterien auf der Basis des Brandschutzmittels Triethylphosphat als Hauptbestandteil vorgestellt. Sie stellten einen Triethylphosphat-Kaliumsalz-Elektrolyten her, der nicht brannte und bei Konzentrationen von 0.9 bis 2 Mol pro Liter stabile Lade- und Entladezyklen ermöglichte. Solche Konzentrationen sind für technische Anwendungen wie als Stromspeicher im Netzbereich interessant.

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