Batterie-Trends: Nicht besser, aber billiger

Sensationsmeldungen zu Batterietechnologien stürzen nahezu im Wochentakt auf uns herein: Über höchste Ladeleistungen, kürzeste Ladezeiten, größte Kapazitäten und gigantische Reichweiten. Nicht selten lautet der Zweck dahinter, öffentliches Interesse zu wecken, um Geld von oftmals auch waghalsigen Investoren einzusammeln. Dabei wird gerne mit griffigen Wortschöpfungen um sich geworfen. So gilt die Festkörperbatterie als endgültige Lösung aller Probleme gleichzeitig. Vergangenen Prophezeiungen nach sollten wir mittlerweile schon damit fahren, doch der Start in die Serie und erst recht in die Großserie verschiebt sich immer wieder. Mit ihrem Einsatz in größerem Stil rechnet die Branche frühestens am Ende des Jahrzehnts.

Die wahren Probleme in der Umsetzung des Technologiewandels liegen ohnehin ganz woanders. Nach der mühsam gewonnenen Erkenntnis, Europa brauche eine eigene Forschung und Produktion im Bereich Batteriezellen, sind mittlerweile gleich mehrere europäische Projekte wieder eingestellt worden. Der insolvente schwedische Batteriehersteller Northvolt (Werk in Schweden und Deutschland) wurde soeben vom US-Unternehmen Lyten übernommen. Zukunft ungewiss. ACC (Automotive Cells Co), ein Unternehmen von Stellantis, Mercedes-Benz und TotalEnergies (Werk in Frankreich) hat den Bau bzw. die Planung von weiteren Werken in Deutschland und Italien gestoppt. Britishvolt, ein ambitioniertes Start-up, scheiterte an der Finanzierung seiner Gigafactory für Batterien schon im Anlauf.

Dass viele ernstgemeinte Initiativen auch mit viel technologischem Know-how kaum eine Chance haben, ihre Projekte erfolgreich hochzuziehen, hat zweifellos strukturelle Ursachen. Für eine Batteriefabrik braucht man nämlich drei Dinge: Sehr viel Geld, einen sehr langen Atem und möglichst wenig Bürokratie. Das ist in der immer noch kleinteilig organisierten und strategisch wankelmütigen EU schwierig auf einen Nenner zu bringen. Mit dem Ende des Verbrennerverbots und dem prophezeiten Absturz der Elektro-Nachfrage haben endgültig viele Investoren die Nerven verloren, weil der Absatz nicht dem gewünschten steilen Hochlauf folgt.

Auch gutgemeinte Spielregeln in der Politik können zum Erfolgshindernis werden: So gibt es die Local-Con­tent-Regeln der EU, wonach die Unternehmen, salopp gesagt, möglichst lokal einkaufen sollten. „Made in Europe“ sollte als schlagkräftiges Instrument gegenüber der globalen Konkurrenz funktionieren. Aber ohne internationale Verflechtungen weit über die Grenzen der EU hinaus ist kein komplexes Konsumprodukt mehr herzustellen und schon gar keine Antriebsbatterie und erst recht nicht zu einem marktfähigen Preis. Als Hoffnungsträger im eher flexiblen Umgang mit dieser Regel gilt nun PowerCo der Volkswagen Group. Vor kurzem ist im neu errichteten Werk Salzgitter die Herstellung von Batteriezellen für VW, Škoda und Cupra angelaufen. Ziel ist eine Kapazität von 20 GWh, das entspricht Batterien für durchschnittlich 250.000 Autos pro Jahr, ausbaubar auf 40 GWh. Salzgitter gilt als Leitwerk für zwei weitere Standorte in Valencia (Spanien) und St. Thomas (Kanada). Zielvorstellung: 200 GWh pro Jahr. Produziert wird eine prismatische Li­thium-Ionen-Einheitszelle in NMC- Technologie, eine preisgünstigere LFP-Variante soll folgen.

Da im Massenmarkt der Preisdruck das beherrschende Element ist, wird es in Sachen Batterietechnologie in absehbarer Zeit nach weit verbreiteter Expertenmeinung zu keiner Revolution kommen, wenngleich in Randsegmenten, wo Geld nicht so eine große Rolle spielt, jederzeit spannende Neuigkeiten zu erwarten sind. Ein Vormarsch der preisgünstigen und sicheren LFP-Zelle ist bereits zu beobachten, mit der Natrium-Ionen-Batterie bekommt diese nun auch neue Konkurrenz. Sie ist ja schon länger bekannt von stationären Anwendungen unter dem Begriff „Salzakku“. Beide weisen einen geringen Bedarf an problematischen Rohstoffen, relativ hohe Sicherheit und einen günstigen Preis auf – aber keine sensationelle Leistungsfähigkeit in irgendeiner Hinsicht. Der chinesische Marktführer bei Antriebsbatterien CATL (39,2 % Marktanteil weltweit) hat für heuer den Produktionsstart seines Natrium-Ionen-Akkus namens Naxtra-Batterie angekündigt. Sie zeichnet sich durch hohe Zyklenfestigkeit, gute Umweltbilanz, kaum Kapazitätseinbuße bei tiefen Temperaturen und geringe Brandgefahr aus. Mit ihrer geringen Speicherfähigkeit wird sie allerdings keine Reichweitenrekorde anpeilen können. Mit 160 Wh/kg liegt sie noch etwas unter dem Niveau der LFP-Batterie (180 Wh/kg) und deutlich unter der NMC-Technologie (250 Wh/kg), siehe auch Info nächste Seite.

Reichweitenrekorde sind zwar ein hübsches Instrument, um die Leistungsfähigkeit einer Batterietechnologie darzustellen, im Alltag geht es aber um etwas anderes: eine umweltfreundliche, alltagstaugliche, sichere und zugleich erschwingliche Technologie darzustellen. Das heißt, Fortschritt darf zwar immer wieder durch Leuchtraketen angekündigt, muss dann aber in den Mühen der Ebene umgesetzt werden. Und zwar möglichst hautnah an den Bedürfnissen der Kundschaft. Rekorde bei Ladezeiten und Reichweiten haben in mehrfacher Hinsicht einen hohen Preis. Eine preisgünstige Batterietechnologie clever in das Auto integriert und in möglichst großen Serien hergestellt, verschafft dem Elektroauto eher Attraktivität. Deshalb bewegt sich auch das weltweite Angebot in Richtung LFP-Batterie mit mittlerweile bereits 40 Prozent Marktanteil. Und wenn sich die Ankündigung des chinesischen Batteriegiganten CATL bestätigt, wird die Natrium-Ionen-Batterie künftig deren größter Konkurrent. Die Wachstumsraten bei den Hochleistungs-NMC-Batterien sind mittlerweile sogar rückläufig, wohlgemerkt die Wachstumsraten, nicht aber die Absatzzahlen.

Der Fokus auf sensationelle Batterietechnologie hat zweifellos den notwendigen Technologieschub für die Akzeptanz des Elektroantriebs gebracht. Jetzt geht das Thema aber in die Breite, spätestens ab jetzt zählen noch viele weitere Faktoren. Rohstoffverfügbarkeit, Energiebilanz, Recyclingfähigkeit treten in den Vordergrund. Und spielentscheidend wird letztlich der Preis. Außerdem: Eine Batteriezelle ist noch keine Batterie. Rechnet man das notwendige Umfeld dazu (Gehäuse, Kühlung, Sicherheitseinrichtungen etc.), verringert sich die Energiedichte um weitere 25 Prozent.

Das heißt, neben der Wahl der passenden Zellchemie gewinnt auch die Art, wie die Batterie ins Auto integriert wird, noch signifikant an Bedeutung. Zugespitzt formuliert: Eine billigere, weniger gefährliche Technologie mit weniger heiklen Rohstoffen benötigt auch weniger aufwendige Begleitmaßnahmen zur Einhaltung von Qualitäts- und Sicherheitsstandards, kann also kompakter gestaltet werden. Damit wird zumindest ein Teil des Energiedichtemankos kompensiert. Auch dafür gibt es inzwischen griffige Begriffe, wie Cell to Pack, Cell to Body, Cell to Vehicle. Kurzum: Ist eine Technologie größer und schwerer, sollte sie wenigstens nicht mehr Platz wegnehmen. Aber auch den Weg in die andere Richtung gibt es: Batterie-Wechselsysteme. Schon öfter probiert, mehrmals gescheitert, aber in bestimmten Nutzfahrzeug-Bereichen immer noch hartnäckig ein Thema.

Die Erfolgslinie einer Batterietechnologie lässt sich nicht in Form einer simplen Kausalitätskette zeichnen wie mehr Kapazität, mehr Reichweite, höhere Ladegeschwindigkeit. Man muss das ganze Auto denken, das Verkehrssystem, die ganze Gesellschaft, in die es eingebettet ist. Nur wer Systeme entwickelt, die in Varianten für stationären Einsatz tauglich und erschwinglich sind, wird die Stückzahlen erreichen, damit die Technologie bezahlbar ist. Denn letztlich werden die endgültigen Entscheidungen für eine erfolgreiche Technologie in den Mühen der Ebene getroffen, dort, wo die Menschen das auch bezahlen müssen.