Günstiger und mit längerer Laufzeit: Schwefelbatterien, die sich den LFP- und NCM-Batterien stellen wollen

Die Suche nach Alternativen zu den aktuellen Batterien von Elektroautos veranlasst die großen Hersteller dazu, Technologien zu erforschen, die bis vor Kurzem noch ausschließlich in Laboren verwendet wurden. Eine dieser Technologien hat dank eines Abkommens, das ihr den Zugang zur Automobilindustrie ermöglichen könnte, kürzlich einen wichtigen Schritt gemacht.

Der Wettlauf um kostengünstigere Batterien mit höherer Energiedichte und geringerer Abhängigkeit von teuren Rohstoffen ist noch lange nicht zu Ende. Obwohl LFP- und NMC-Batterien derzeit den Markt dominieren, gibt es weitere Technologien, die versuchen, sich einen Platz zu verschaffen – einige von ihnen ziehen bereits die Aufmerksamkeit großer Automobilkonzerne auf sich. Dazu gehören Schwefelbatterien, eine Alternative, an der bereits seit Jahren geforscht wird und die nun zunehmend in den Entwicklungsprogrammen der Hersteller eine wichtige Rolle spielt.

Die neueste Nachricht stammt von Gelion, das eine Vereinbarung mit einem der größten Automobilhersteller der Welt geschlossen hat, um dessen auf Schwefel basierende NES-Kathodentechnologie zu bewerten. Die Identität des Herstellers wurde nicht offengelegt, doch die Ankündigung stellt einen Fortschritt für das Unternehmen dar, das betont, auch mit anderen großen Branchengruppen zusammenzuarbeiten, die an den Möglichkeiten dieser Lösung interessiert sind.

Die am 6. Oktober angekündigte Vereinbarung beinhaltet einen Materialaustausch, damit der Hersteller eigene Tests durchführen kann. Gelion wird aktives Material für schwefelbasierte Kathoden, beschichtete Kathoden sowie flüssigen Elektrolyt liefern, die zur Untersuchung verschiedener Batteriekonfigurationen für zukünftige Elektroautos verwendet werden. Ziel ist es herauszufinden, inwieweit diese Technologie den Anforderungen der Industrie – sowohl bei High-End-Modellen als auch bei Fahrzeugen für die breite Masse – gerecht werden kann.

Eine Schwefeltechnologie, die auch in festen Batterien eingesetzt werden könnte

Einer der interessantesten Aspekte der Vereinbarung ist, dass die Tests nicht auf eine einzige Batterietypologie beschränkt sein werden. Der Hersteller wird die NES-Kathoden sowohl mit flüssigen als auch mit festen Elektrolyten prüfen, einschließlich Konfigurationen mit metallischen und graphitischen Lithium-Anoden. Dadurch würde es möglich, ihre Anwendung in verschiedenen Generationen von Batterien zu untersuchen – von Architekturen, die den aktuellen ähneln, bis hin zu weiter entwickelten Varianten, die sich noch in der Entwicklung befinden.

Die Verwendung von Schwefel als aktives Kathodenmaterial ist aufgrund seiner Häuflichkeit sowie des Potenzials von Lithium-Schwefel-Batterien, eine hohe Energiedichte zu erreichen, besonders attraktiv. Allerdings birgt diese Technologie auch erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere im Zusammenhang mit ihrer Stabilität und dem Kapazitätsverlust während der Lade- und Entladezyklen. Die Lösung dieser Probleme ist entscheidend, damit sie mit den bereits in großem Maßstab hergestellten Batterien konkurrieren kann – und genau deshalb sind die Tests der Hersteller von großer Bedeutung.

Aber es gibt noch einen weiteren Aspekt, der aus industrieller Sicht sogar noch entscheidender sein könnte. Gelion behauptet, seine NES-Plattform habe das Potenzial, ohne umfangreiche Anpassungen in bestehende Batterieproduktionslinien integriert zu werden. Wenn es dies beweisen kann, könnten die Hersteller in Erwägung ziehen, neue Materialien einzuführen, ohne die enormen Investitionen inbegriffen zu haben, die mit dem Bau völlig anderer Anlagen oder einer tiefgreifenden Umgestaltung ihrer Fertigungsprozesse verbunden wären.

Das ist keine unbedeutende Angelegenheit. Die Branche investiert Milliarden in neue Batteriefabriken, weshalb jede Technologie, die den Ersatz eines großen Teils dieser Infrastruktur erfordert, von vornherein einen erheblichen wirtschaftlichen Nachteil hat. Eine Lösung, die die vorhandenen Anlagen nutzen kann, hätte zumindest auf dem Papier einen einfacheren Weg zur Massenproduktion. Allerdings handelt es sich derzeit noch um eine Möglichkeit, die Gelion nachweisen muss – nicht um eine industrielle Fähigkeit, die bereits von seinem neuen Partner bestätigt wurde.

Die Zusammenarbeit ist auch aufgrund des breiten Anwendungsspektrums interessant. In der Mitteilung werden ausdrücklich sowohl Luxus-Elektroautos als auch Massenmodelle erwähnt – zwei Segmente mit unterschiedlichen Prioritäten. Während die Hersteller bei den erstgenannten höhere Kosten in Kauf nehmen können, um bestimmte Leistungen zu erzielen, zählt bei den Letzteren jeder Euro, insbesondere da die Batterie weiterhin eines der teuersten Komponenten des Autos bleibt.

Selbstverständlich bleibt noch viel Arbeit zu erledigen. Gelion hat keine konkreten Zahlen bezüglich der Energiedichte, Reichweite, Ladegeschwindigkeit oder Lebensdauer der Batterien bereitgestellt, die von diesem Hersteller bewertet werden sollen. Ebenso wurde kein Zeitplan für die Industrialisierung, keine gemeinsame Investition oder ein Verpflichtung zur Beschaffung von Materialien bekannt gegeben. Die Vereinbarung befindet sich derzeit in einer technischen Bewertungsphase, und deren Ergebnisse werden entscheiden, ob die Zusammenarbeit in weitere Phasen voranschreiten kann.

Das Ankündigung bestätigt zumindest, dass das Interesse der Hersteller an Alternativen zu den aktuellen Chemikalien weiter zunimmt. Gelion gibt an, dass seine Technologie bereits von anderen großen Automobilkonzernen geprüft wird, und diese neue Vereinbarung erweitert ihre Präsenz in den Forschungsprogrammen der Branche. Ein positives Zeichen für das Unternehmen – auch wenn es noch nicht ausreicht, um zu beurteilen, ob seine Kathoden letztendlich in ein serienmäßiges Elektroauto integriert werden.

Letztendlich wird die eigentliche Herausforderung nicht darin bestehen, einen großen Hersteller dazu zu bringen, Proben in seinen Laboren zu prüfen, sondern zu beweisen, dass diese Batterien wettbewerbsfähige Leistungen erbringen können, über Tausende von Zyklen hinweg halten und zu einem vernünftigen Preis hergestellt werden können. Gelion hat gerade eine wichtige Gelegenheit erhalten, dies zu beweisen, doch der Sprung vom Labor auf die Straße bleibt weiterhin die ungelöste Herausforderung.