Trendforce sieht starke Kostensenkungen bei Festkörperbatterien und aufkommende Marktdynamik

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Taipei - Im Unterschied zu herkömmlichen Lithiumbatterien mit flüssigen Elektrolyten sind Festkörperbatterien eine echte Alternative mit hoher Energiedichte und mehr Sicherheit. Allerdings gilt es noch zahlreiche technische Herausforderungen zu bewältigen. Doch die Aufnahme der ersten Pilotproduktionen für Festkörperbatterien zeigen in Richtung einer zunehmenden Marktdynamik.

Die neuesten Ergebnisse von Trendforce belegen, dass große Hersteller wie Toyota, Nissan und Samsung SD bereits mit der Pilotproduktion von Festkörperbatterien begonnen haben. Die Produktionsmengen können auf Grund des Hochlaufs der Batterieproduktion danach bis 2027 bereits auf eine Batteriekapazität im GWh-Bereich ansteigen. Der kommerzielle Einsatz von reinen Festkörperbatterien (ASSB) wird erwartungsgemäß noch dauern.

Semi-Festkörperbatterien (SSB) sind in Elektroautos bereits im Einsatz
Festkörperbatterien bieten laut Trendforce vielversprechende Verbesserungen in Bezug auf Sicherheit und Energiedichte, stehen aber weiterhin vor großen Herausforderungen, wie z. B. hohen Produktionskosten, komplexen Herstellungsprozessen und dem Fehlen einer ausgereiften Lieferkette. Semi-Festkörperbatterien (Solid-state batteries, SSBs), d.h. Festkörperbatterien mit noch kleinen Anteilen an flüssigen Elektrolyten, die derzeit in Elektroautos eingesetzt werden, haben bereits die Größenordnung im GWh-Installations-Maßstab erreicht und weisen eine Energiedichte von 300-360 Wh/kg auf.

Der anfängliche Preis von SSB-Festkörperbatterien liegt bei über 1 CNY/Wh (0,13 Euro/Wh), was auf die geringen Produktionsmengen und die relative Unausgereiftheit der Fertigungstechnologien zurückzuführen ist. Trendforce geht davon aus, dass die Gesamtkosten für Semi-Festkörperbatterien mit zunehmender Produktionsgröße und technologischen Fortschritten bis 2035 auf unter 0,4 CNY/Wh (0,052 Euro/Wh) sinken könnten.

Reine Festkörperbatterien (ASSB) noch in der Phase der Prototypen-Musterzellen
Reine Festkörperbatterien (All-solid-state batteries, ASSBs), d.h. solche ohne flüssige Elektrolyten, bewegen sich aktuell von Prototyp-Musterzellen hin zur Produktion im technischen Maßstab. Diese dürften auch in der Anfangsphase hohe Produktionskosten aufweisen, die die anfänglichen Produktpreise in die Höhe treiben könnten.

Trendforce geht davon aus, dass die Zellpreise bis 2030 auf etwa 1 CNY/Wh (0,13 Euro/Wh) fallen werden, wenn das Volumen der reinen Festkörperbatterien 10 GWh übersteigt. Bis 2035 könnten die Zellpreise bei einer raschen, groß angelegten Marktexpansion weiter auf 0,6-0,7 CNY/Wh (0,078 – 0,091 Euro/Wh) sinken, so die Einschätzung.

Bild: Produktionsstatus der wichtigsten Hersteller von reinen Festkörperbatterien (ASSB) © Trendforce

Hersteller konzentrieren sich teilweise auf sulfidbasierte SSB-Technologie
Die Hersteller entwickeln derzeit Semi-Festkörperbatterien auf der Grundlage verschiedener Festkörperelektrolyte. So bieten beispielsweise SSBs auf Polymerbasis Kostenvorteile, sind relativ ausgereift und in Teilen Europas bereits auf dem Markt (polymere Li-Metall-SSBs auf Polyethylenoxid / PEO-Basis).

Oxidische Festkörperelektrolyte haben laut Trendforce eine gute Stabilität zu moderaten Kosten, sind aber schwierig zu verarbeiten. Außerdem führe der „Festkörper“-Kontakt zwischen dem Elektrolyten und den aktiven Materialien von Kathode und Anode zu einem höheren Innenwiderstand.

Sulfid-basierte SSBs haben dagegen laut Trendforce ein besonders großes Potenzial aufgrund ihrer Ionenleitfähigkeit, die der von flüssigen Elektrolyten am nächsten kommt und diese sogar übertreffen kann. Dieses Leistungspotenzial hat laut Trendforce die Aufmerksamkeit zahlreicher Unternehmen auf sich gezogen, darunter Toyota, Samsung SDI, LGES, SK On, CATL und BYD. Sulfidelektrolytmaterialien sind jedoch nach wie vor kostspielig, an der Luft instabil und sehr feuchtigkeitsempfindlich, was den Produktionsprozess derzeit noch verkompliziert.