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Reichweitenbedenken sind die größte Sorge der Käufer von Elektrofahrzeugen überall auf der Welt. Asien-Pazifik dominiert den globalen Markt für Elektroauto-Batterien und es scheint, dass die Region mit ihrer hohen Konzentration auf Forschung und Entwicklung der Solid-State-Batterien (oder auch Feststoffbatterien) den Schlüssel zur Lösung bereithält.
Diese neue Batterietechnologie ist bereit, die herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen zu ersetzen und bietet erhebliche Verbesserungen. Allerdings befindet sich die Technologie noch im Anfangsstadium, und es kann noch einige Jahre dauern, bis Elektrofahrzeuge mit Solid-State-Batterien verkauft werden.
Nach einer Schätzung des indischen Marktforschungsunternehmens Allied Market Research wurde der Weltmarkt für Solid-State-Batterien im Jahr 2020 auf 0,5 Mrd. USD geschätzt. Es wird erwartet, dass der Markt bis 2030 ein Volumen von 3,4 Mrd. USD erreichen und zwischen 2021 und 2030 um 18 % wachsen wird.
Unter den verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten bietet diese neue Batterietechnologie einen wesentlichen Vorteil gegenüber Lithium-Ionen-Batterien. Sie haben eine höhere Dichte und verwenden flüssige Elektrolytlösungen. Die Batterien haben ein vernachlässigbares Explosions- oder Brandrisiko und benötigen daher keine Sicherheitskomponenten, so dass mehr Platz für andere Geräte in E-Fahrzeugen zur Verfügung steht. Außerdem haben Festkörperbatterien eine höhere Anzahl von Ladezyklen von bis zu 10.000 im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus, die 2.000 bis 3.000 Zyklen haben, bevor sie allmählich abbauen. Sie können auch schneller aufgeladen werden und bieten eine fast doppelt so große Reichweite wie die bisherigen Lithium-Ionen-Batterien.
Japan ist Innovationsführer bei Solid-State-Batterien
In Asien sind vor allem Japan, Südkorea und China führend bei der Entwicklung von Batterien für Elektrofahrzeuge und die Region ist zugleich der größte Markt für Elektrofahrzeuge.
Japan ist derzeit weltweit führend in der Entwicklung von Solid-State-Batterien und sechs Unternehmen aus dem Land sind unter den Top 10 der Patentinhaber für diese Technologie. Kürzlich schätzte Japan, dass es 24 Mrd. USD an Investitionen aus dem öffentlichen und privaten Sektor benötigt, um seine Fähigkeiten in der Batterieherstellung zu verbessern. Das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 30.000 ausgebildete Arbeitskräfte für die Batterieherstellung und die Lieferketten zu gewinnen.
Fast 68% der Patente für diese Art von Energiespeichertechnologie befinden sich im Besitz japanischer Firmen, gefolgt von den USA (16%) und Südkorea (12%), wobei China das Schlusslicht bildet.
Japan und Südkorea sind derzeit die Top-Innovatoren für Solid-State-Batterien im asiatisch-pazifischen Raum, aber ihr Anteil am aktuellen Lithium-Ionen-Batteriemarkt beträgt jeweils weniger als 3%. China hingegen beliefert die Welt mit mehr als der Hälfte der gesamten Lithium-Ionen-Batterien und vereinzelt haben Unternehmen bereits Solid-State-Batterien in der Massenproduktion.
Welche Unternehmen haben die Nase vorn?
Mehrere Unternehmen in Asien haben bereits den Spitzenplatz in der Entwicklung von Solid-State-Batterien eingenommen. Anfang Juli stellte eine von Nikkei durchgeführte Studie fest, dass der japanische Automobilhersteller Toyota mit über 1.331 Patenten bei der Anmeldung von Solid-State-Batterien weltweit führend ist. Das Unternehmen hat seinen Patentbesitz zwischen 2016 und 2020 um 40% erhöht.
Der japanische Autohersteller beschäftigt sich seit den 1990er Jahren mit Feststoffbatterien. Vor kurzem hat er einen funktionierenden Prototyp entwickelt und plant, bis 2025 ein kommerziell produziertes Fahrzeug mit der neuen Technologie auf den Markt zu bringen.
Panasonic ist der zweitgrößte Patentinhaber von Solid-State-Batterien. Toyota und Panasonic haben außerdem ein Joint Venture zur Erforschung und Entwicklung der neuen Batterietechnologie gegründet. Panasonic hat Partnerschaften mit mehreren anderen Unternehmen, wie Tesla oder dem belgischen Unternehmen Imec.
Ein weiteres japanisches Unternehmen, das im Bereich der EV-Batterien innovativ ist, ist das Erdölraffinerieunternehmen Idemitsu Kosan, das 272 Patente für Solid-State-Batterien hält. Das Unternehmen entwickelt feste Elektrolyte, ein Schlüsselmaterial für die neue Batterietechnologie. Idemitsu Kosan arbeitet bei der Entwicklung von Batteriematerialien mit dem belgischen Unternehmen Umicore zusammen, das sich auf Kreislaufmaterialien spezialisiert hat.
In Südkorea sind Samsung SDI und LG Chem führend in der Forschung und Entwicklung der neuen Batterietechnologie. Samsung SDI arbeitet daran, Feststoffbatterien bereits ab 2023 zu produzieren, früher als das bisherige Ziel von 2027. Das Unternehmen hat noch nicht verraten, wie es dieses ehrgeizige Ziel erreichen will und ob es einen Durchbruch bei der kommerziellen Produktion erzielt hat.
Samsung hat außerdem Forschungs- und Entwicklungszentren in den USA und Deutschland eingerichtet, um mit Universitäten, Forschungsinstituten und Start-ups an der Entwicklung neuer Generationen von Batterietechnologien zu arbeiten. Das Unternehmen plant außerdem, 2023 ein Forschungsinstitut in China zu gründen.
LG Energy Solution, die börsennotierte Einheit von LG Chem, hat kürzlich in Zusammenarbeit mit der University of California San Diego eine Feststoffbatterie entwickelt.
In China, führend in der Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien, hat ein Start-up namens Qing Tao Energy 2019 mit der Massenproduktion von Solid-State-Batterien begonnen. Allerdings haben diese noch eine geringere Kapazität und wurden nur in einigen EV-Prototypen eingesetzt.
Unter den bestehenden Batterieherstellern baut der nach Marktkapitalisierung größte Lithiumproduzent der Welt, Ganfeng Lithium, eine Batterieproduktionsanlage in Chongqing. Das Projekt soll die größte Batterieproduktionsstätte in China werden. Ganfeng produziert bereits eine Hybridform von Feststoffbatterien mit geringer Kapazität.
Anfang des Jahres gab Dongfeng Motor bekannt, dass es Elektrofahrzeuge mit Solid-State-Batterien ausgeliefert hat, die es gemeinsam mit Ganfeng entwickelt hat.
Ein anderes chinesisches Unternehmen, Volta Technology, kündigte an, dass es bereits 2023 mit der Pilotproduktion für diese neue Batterietechnologie beginnen und später im Jahr auf den Markt kommen wird.
