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Fraunhofer ISI Roadmap: Perspektiven künftiger Batterietechnologien 2030+

Da Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) zeigt Herausforderungen, Potentiale und Anwendungsfelder von Hochenergie-Batterien 2030+ und alternative Batterietechnologien auf, die im übernächsten Jahrzehnt marktreif werden.

Roadmap Bildquelle: © Fraunhofer ISI

Gemessen am Batteriebedarf Europas könnte bis 2030 der Output von Zellproduktionskapazitäten von 200 GWh bis in den TWh-Bereich Abnahme finden. Aus den bisherigen asiatischen Quellen ist diese Nachfrage nicht zu bedienen. Die Roadmap Hochenergie-Batterien 2030+ analysiert die Herausforderungen für die Technologieentwicklung von Lithium-Ionen, bzw. Lithium-basierten Batterien in den kommenden 15 Jahren.

Sie zeigt, wie durch Optimierung des Zusammenspiels der Zellmaterialien und –komponenten sowie der Anwendungsintegration der Wechsel der Zellkomponenten Kathode, Anode bis Elektrolyt/Separator bis zu Feststoffbatterien mit hohem Energiedurchsatz erfolgen kann.

300-350 Wh/kg gravimetrischer und 1000 oder mehr Wh/l volumetrischer Energiedichte dürften bis 2030+ optimierte Lithium-Ionen-Batteriezellen besitzen, die mit Nickel-reichen Hochenergie-NMC-Kathoden sowie auf Si/C-Kompositen basierenden Hochkapazitätsanoden mit bis zu 20 % Si-Anteil ausgestattet sind. Für Elektrofahrzeuge interessante hybride und keramische Feststoffbatterien könnten ab 2030 Marktreife erlangen.

Sich hierbei ergebende technische und rohstoffliche Abhängigkeiten sind dabei zu berücksichtigen. Bereits heute versuchen sich einige Hersteller den Zugang zu zentralen Batterierohstoffen wie Kobalt und Lithium für die kommenden Jahre zu sichern. Langfristig werden Aspekte der Ressourcenverfügbarkeit und Nachhaltigkeit immer mehr an Bedeutung gewinnen und sich die Frage nach der Rohstoffsubstitution und Verfügbarkeit alternativer Technologien stellen.

Die Roadmap Hochenergie-Batterien 2030+ zeigt mit Fokus auf die Elektromobilität Langristperspektiven künftiger Batterietechnologien und bietet eine Orientierung unter den verschiedenen Lösungsansätzen und Batterietechnologien.