Was sind Festkörperbatterien? Können sie das Zeitalter des Elektroautos einläuten?

Mit der fortschreitenden Kommerzialisierung von Elektroautos kündigen Automobilhersteller das Auslaufen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor an. Volkswagen hat sich zum Ziel gesetzt, den Anteil von Elektroautos in Europa bis 2030 auf 80 % und in Nordamerika auf 55 % zu steigern. Mercedes-Benz hat bereits angekündigt, ab 2023 keine Verbrennungsmotoren mehr zu produzieren. Auch der öffentliche Verkehr wird zunehmend auf Wasserstoff- oder Elektrobusse umgestellt. Vor diesem Hintergrund, in dem sich verschiedene Unternehmen mit Hochdruck der Elektroautoproduktion widmen, rückt die Festkörperbatterie als Lösung für die Herausforderungen im Bereich der Elektroautobatterien in den Fokus.

Bisherige Elektrofahrzeuge verwenden Lithium-Ionen-Batterien. Bei Lithium-Ionen-Batterien besteht aufgrund des flüssigen Elektrolyten, der den Stromfluss zwischen Anode und Kathode ermöglicht, die Gefahr von Leckagen. Da es sich bei dem Elektrolyten um eine brennbare Flüssigkeit handelt, besteht auch die Gefahr einer Explosion bei starker Hitzeeinwirkung. Bei einem Brand in einem Elektrofahrzeug ist die Brandbekämpfung schwierig, und wenn der Brand nicht richtig gelöscht wird, besteht die Gefahr einer Sekundärexplosion, was zu schwerwiegenden Unfällen führen kann.

Die Festkörperbatterie entwickelt sich als Alternative, die diese Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien behebt. Da der Elektrolyt fest ist, besteht keine Gefahr von Leckagen durch Stöße, und da keine brennbaren Stoffe enthalten sind, ist die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung gering, was zu einer höheren Sicherheit führt. Allerdings befindet sich die Festkörperbatterie noch im Entwicklungsstadium. Kürzlich gab es jedoch eine Ankündigung der amerikanischen Festkörperbatterie-Firma Solid Power und des koreanischen Unternehmens SK, die Zusammenarbeit bei der Entwicklung von Festkörperbatterien zu intensivieren.

Der Einsatz von Festkörperbatterien soll nicht nur die Ladezeit verkürzen, sondern auch die Reichweite erhöhen. Die Festkörperbatterie scheint in der Lage zu sein, die meisten der Beschwerden der bisherigen Elektrofahrzeugnutzer zu beseitigen. Unternehmen sind bereits in die Entwicklung von Festkörperbatterien eingestiegen. Um die nationale Wettbewerbsfähigkeit zu stärken, werden auch auf staatlicher Ebene Anstrengungen unternommen, die Festkörperbatterienindustrie zu fördern. Die wichtigsten Unternehmen streben eine Markteinführung von Festkörperbatterien zwischen 2025 und 2028 an.

Am Ende des Zeitalters der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und dem Beginn des Zeitalters der Elektrofahrzeuge sind die Kosten nach wie vor die größte Hürde für die Kommerzialisierung von Elektrofahrzeugen. Auch heute noch gibt es viele Verbraucher, die aufgrund des Preises von Elektroautos vom Kauf absehen. Es wird erwartet, dass die Entwicklung von Festkörperbatterien zunächst zu einem weiteren Hindernis in Form von hohen Anschaffungskosten führen wird. Es ist jedoch davon auszugehen, dass sich die Preise, ähnlich wie bei Lithium-Ionen-Batterien, im Laufe der Zeit stabilisieren werden. Allerdings wird es voraussichtlich noch einige Zeit dauern, bis die Preise ein erschwingliches Niveau erreichen.

Vor kurzem erlebte Chicago eine arktische Kältewelle. Bei gefühlten Temperaturen von bis zu -30 Grad Celsius waren nicht die Menschen, sondern die Elektroautos das Problem. Durch das Einfrieren der Elektroautos kam es zu einem starken Anstieg der Nachfrage an den Ladestationen, da die Batterien leer waren. Da das Laden selbst nur schwer möglich war, wurde die Kritik an Elektroautos wieder lauter. Elektroautos funktionieren so, dass durch eine chemische Reaktion zwischen Anode und Kathode Strom fließt und der Betrieb gewährleistet wird. Bei stark sinkenden Temperaturen verlangsamt sich diese chemische Reaktion, was zu Batterieproblemen führt. Angesichts des Klimawandels, der zu häufigeren extremen Hitzewellen und Kältewellen führt als in der Vergangenheit, ist die Frage, ob die Einführung von Festkörperbatterien diese Probleme lösen kann, von besonderem Interesse.