Tesla und Co erhoffen sich viel von der Superbatterie für E-Autos: Die oxid- und sulfidbasierte Feststoffbatterie ist viel leichter als gegenwärtige Lithium-Ionen-Batterien, ermöglicht ein schnelleres Aufladen und auch die Brandgefahr wird hier geringer eingeschätzt. Mit all diesen Eigenschaften könnte sie für einen Aufschwung auf dem E-Automarkt sorgen. Laut einer am Montag veröffentlichten Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) in Karlsruhe dürfte es allerdings noch etwas dauern, bis sich diese Technologie durchsetzen kann.

„Es wird nicht erwartet, dass oxid- und sulfidbasierte Feststoffbatterien in den nächsten fünf Jahren in größerem Umfang auf dem Automobilmarkt auftauchen werden“, heißt es in der ISI-Studie. Das liege daran, dass derzeit zwar mehrere Startups daran arbeiten, die Technik für diese Art von Batterien aber noch nicht ausgereift sei, so Thomas Schmaltz, der die Forschungsarbeiten zur Roadmap am Fraunhofer ISI koordinierte.

Auf Basis einer umfassenden Literaturrecherche, Experten:innen-Befragungen sowie einem Expert:innen-Workshop haben Batterieexpert:innen des Instituts eine Roadmap entwickelt, in der die drei aktuell vielversprechendsten Festelektrolyt-Varianten (Oxid-Elektrolyte, Sulfid-Elektrolyte und Polymer-Elektrolyte) genauer betrachtet und mit den zu erwartenden Entwicklungen bei Lithium-Ionen-Batterien (LIB) verglichen wurden.

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass Feststoffbatterien (SSB) im Vergleich zu hochmodernen Flüssigelektrolyt-LIB deutliche Leistungsverbesserungen mitbringen müssen, um relevante Marktanteile zu erreichen. Sie haben viel Potenzial, müssen ihre Kommerzialisierbarkeit aber in den kommenden fünf Jahren erst mal unter Beweis stellen. Thomas Schmaltz hält es derzeit außerdem noch nicht für absehbar, welches Festkörperbatteriekonzept am Ende die größte Leistungsfähigkeit zeigen wird, was eine parallele Entwicklung verschiedener Ansätze und damit höhere Investitionen erfordert.

Der Kostenpunkt sei generell ein Problem. Die Kosten der Feststoffbatterien dürften zu Beginn ihrer Markteinführung – unter anderem aufgrund geringerer Produktionsvolumina – deutlich höher ausfallen als bei aktuellen LIB, heißt es in der Studie. Eine starke private und öffentliche Förderung jenseits der reinen Forschungsförderung sei deshalb nötig, um den Rückstand europäischer Akteure gegenüber asiatischen und US-amerikanischen Playern bei Patentierung, Produktentwicklung, Produktionstechnologien, Pilotproduktion sowie bei Startup- und Industrieaktivitäten aufzuholen. „Gelingt dies, kann Europa zukünftig eine führende Rolle bei der Entwicklung von Feststoffbatterie-Technologien spielen“, so Schmaltz. Auch sei die Schnelladefähigkeit von Feststoffbatterien aktuell durch die meist geringe ionische Leitfähigkeit der Festelektrolyte begrenzt.

Trotzdem gibt es laut der Studie einen Einsatzbereich, der für die Feststoffbatterien auf Basis von Sulfid-Elektrolyten infrage käme: Sie könnten zunächst im Consumer-Bereich und dort in Laptops, Smartphones oder Elektrowerkzeugen eingesetzt werden, da die Anforderungen und Prüfverfahren hier weniger streng sind.