Zahlreiche Hersteller und Zulieferer in der Automobilindustrie liefern sich ein spannendes Wettrennen zur Zukunft der Akkutechnologie. Eine der interessantesten Entwicklungen, die noch vor 2030 zur Serienreife gebracht wird, ist die Feststoffbatterie. Der feine Unterschied zu aktuellen Akkutechnik besteht im Einsatz fester Elektrolyte. Das Elektrolyt ist das Medium für den Transport der Ionen zwischen Anode und Kathode, was im Gegenzug die Bewegung der Elektronen in die Gegenrichtung bewirkt. Ein entscheidender Vorteil liegt darin, dass der feste Elektrolyt nicht so schnell brennt wie ein Flüssig-Elektrolyt. Die Hersteller versprechen sich weitere Vorteile im Wettbewerb.
In der Forschung geht es aktuell um die Optimierung der einzelnen Komponenten in der Akku-Technologie. Im Fokus stehen die wesentlichen Bestandteile wie das Anodenmaterial. Aktuell wird am häufigsten Graphit verwendet, mehr Potenzial verspricht man sich von Lithium im Hinblick auf die elektrochemischen Prozesse. Die Kathode wird meisten aus den Materialien Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt hergestellt.
Unterschiedliche Ansätze bis zur Serienproduktion
Allein mit den neuen Kombinationen aus Anode, Kathode und Feststoff-Elektrolyt ergeben sich viele Variationen bei der Entwicklung der neuen Akkus. Materialauswahl und Aufbaustruktur der Feststoff-Batterien versprechen neben der stark reduzierten Brandgefahr ein Reichweitenplus von bis zu 30 Prozent gegenüber den konventionellen Lithium-Ionen-Akkus. Noch entscheidender für die Praxis dürfte die erwartete Halbierung der Ladezeiten sein. Damit kippt dann auch entscheidender Nachteil gegenüber dem Verbrennungsmotor. Die Standzeiten an den Ladestationen sinken signifikant. Es werden kostengünstigere Materialien für die Produktion eingesetzt, damit sinken die Kosten. Aus diesen Vorteilen erhöht sich die Wettbewerbsfähigkeit von Elektromobilität und wird interessant für andere Fahrzeugklassen und -segmente.
Kein Wunder also, dass sich alle globalen Hersteller in einem Wettrennen um die Pole-Position befinden. Bei der Auswahl vom Elektrolytmaterial ist Keramik auf Schwefelbasis eine Option, bei der Anode wird Lithium als eine Möglichkeit favorisiert. Bei Toyota steht laut eigenem Medienbericht die Arbeit mit Sulfid-Feststoffelektrolyten im Vordergrund, die als vielversprechendes Material für den Einsatz in Feststoffbatterien gelten. Hierzu ist Toyota eine Kooperation mit dem japanischen Energiekonzern Idemitsu Kosan eingegangen und plant in drei Phasen die Realisierung einer eigenen Feststoffbatterie.
Gegenwart und Zukunft
Der Start von Toyota sieht die Entwicklung von Sulfid-Feststoffelektrolyten und Vorbereitung einer großen Pilotanlage vor. Danach folgt der Start der Massenproduktion in einer Pilotanlage. Mit diesen Prototypen soll anschließend eine Studie zur Massenproduktion erstellt werden. Bis zur Serienreife kann wohl in den nächsten Jahren gerechnet werden.
Volkswagen plant schon für das Jahr 2025 mit dem Produktionsstart in einer Pilotanlage zur Herstellung der neuen Akkus. Nissan forscht intensiv an der neuen Technologie und hat in Japan den Prototyp einer Produktionsanlage für laminierte Feststoffbatterien in Betrieb genommen.
| Hersteller | Entwicklungsschritte | Prognose |
| Nissan | Prototyp einer Produktionsanlage gestartet in 2022 | Serienreife geplant für 2028 |
| Volkswagen | Pilotanlage soll 2025 starten | Serienreife in den folgenden Jahren Kooperation mit QuantumScape |
| Toyota | Kooperation mit dem japanischen Energiekonzern Idemitsu Kosan / Samsung | Serienreife wird prognostiziert ab dem Jahr 2027 Sowohl Toyota als auch Samsung haben inzwischen angekündigt, bis 2027 mit der Massenproduktion von Festkörperbatterien zu beginnen. Toyota plant, diesen Akku zunächst in Premium-Elektroautos der Marke Lexus einzusetzen. |
| BMW / Ford | Kooperation mit Solid Power | Demo-BMW wird 2024 vorgestellt „BMW möchte die neue Feststoffbatterie in der „Neuen Klasse“ einbauen, die ab 2025 auf den Markt kommen soll.“ |
| Mercedes / VinFast | Entwicklungskooperation mit der taiwanesischen Spezialfirma Prologium | ProLogium plant die Errichtung seiner ersten europäischen Fabrik in Nordfrankreich. Der Bau der 48-GWh-Fabrik in Dünkirchen soll im zweiten Halbjahr 2024 beginnen und die Produktion Ende 2026 starten. |
Spannend für die weitere Akzeptanz des Elektroautos ist dieses offene Rennen. Das sofortige Produktionsende für die klassische Flüssig-Batterie ist die Markteinführung der Feststoffbatterie auf keinen Fall. Schon aktuell liegen die aktuellen Lithium-Ionen-Akkus mit einer langjährigen Entwicklung und praktischem Einsatz in Elektroautos eine Nasenlänge voraus. Die großen Produktionsstätten sind auf langjährige Produktionszeiträume ausgelegt.
Fazit
Schon ab 2026 dürften nach den rasanten Entwicklungen die ersten Autos mit Feststoffbatterien vorgestellt werden. Mit den schnelleren Ladezyklen und dem Ausbau der Reichweite werden sie den Wettbewerb bei den Elektroautos, E-LKW und E-Bussen auf eine neue Basis stellen. Alle globalen Hersteller haben bereits mit der Entwicklung der neuen Akkutechnologien angefangen.
Addendum
Wer ist Euer Favorit für die ersten Autos mit Feststoffbatterie?
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