Das Warten auf den großen Sprung

München. Die Batterie bleibt die Achillesferse der Elektromobilität – und durchschlagende Verbesserungen sind kurz- und mittelfristig nicht in Sicht. Zwar wird der Preis der Speicherkapazität pro Kilowattstunde (kWh) bis 2020 Prognosen zufolge auf weniger als die Hälfte sinken. Aber bei der Kapazität, also der Reichweite, dürfte die Verbesserung nur 20 bis 30 Prozent betragen. Magna-Entwicklungsvorstand Burkhard Göschel hält eine Steigerung um bis zu 50 Prozent für möglich. Aber er betont: „Der große Sprung erfordert eine völlig andere Chemie, wie sie bei Zink-Luft-, Lithium- Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien zum Einsatz kommt.“

Aktuell werden für die Kapazitäten der Lithium-Ionen-Batterien für Pkw – je nach Quelle – zwischen etwa 125 und 260 Wattstunden pro Kilogramm und Preise zwischen 700 und 850 Euro pro Kilowattstunde genannt. Eine Ausgabe, die nur einmal im Fahrzeugleben anstehen dürfte. Peter Birke, Leiter Batteriemodule und Elektromechanik im Geschäftsbereich Hybrid- und Elektrofahrzeuge bei Continental, erklärt: „Die Lebensdauer der Lithium- Ionen-Batterie hängt von den klimatischen Bedingungen sowie dem Fahrzeugzyklus ab. Grundsätzlich geht man aber davon aus, dass eine Batterie pro Lebensdauer eines Elektrofahrzeugs reicht.“

Die Reichweiten reiner Elektrofahrzeuge gehen meist nicht über 150 Kilometer hinaus. Wobei ein Ausnutzen des Akkus bis zur letzten Wattstunde nicht ratsam ist, weil eine sehr tiefe Entladung das Batterieleben verkürzt. „Eine Entladung bis zu 80 Prozent ist zulässig, ohne die gewünschte Lebensdauer zu gefährden“, erläutert Stefan Suckow von Johnson Controls Power Solutions. Suckow erwartet bei einem Kompaktwagen mit 20-kWh-Batterie bis zu 3000 Lade-Entlade-Zyklen, was mehr als 250.000 Kilometer Fahrleistung entspreche. Völlig neue Batterie-Technologien, die einen Reichweitensprung bringen könnten, scheinen aktuell nicht greifbar. Intensiv geforscht wird zwar an Lithium- Schwefel-, Lithium-Luft- und Zink-Luft-Akkus.

Aber eine baldige Serienreife ist nicht zu erwarten. Die Angaben über Reichweitenverbesserungen mit diesen neuen Batterietypen schwanken. Für Zink-Luft-Akkus wird eine Verdopplung gegenüber Lithium- Ionen-Batterien genannt. An Lithium-Schwefel-Akkus forscht unter anderem das Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Forschungszentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit der Hochschule Esslingen. Theoretisch, so erläutert DLR-Forscher K. Andreas Friedrich, erlaubten Lithium- Schwefel-Akkus eine Verfünffachung der Kapazität. Realistisch sei aber in der Praxis eher eine Verdopplung. Ungelöst sei derzeit vor allem das Problem der Lebensdauer, bislang werden kaum über 100 Ladezyklen erreicht.

Eine Serienfertigung sieht Renate Hiesgen, die an der Hochschule Esslingen an dem Thema forscht, „sicher mehr als fünf Jahre“ entfernt. Die größten Hoffnungen, aber auch die meisten Fragezeichen sind mit der Lithium-Luft-Technologie verbunden. Hier gilt theoretisch eine Verzehnfachung der Kapazität gegenüber Li-Ion-Batterien als möglich. Im Praxiseinsatz könnte noch eine Verdrei- bis Vervierfachung übrig bleiben. Ob solche Akkus je den Weg in die Praxis finden, ist offen. Deshalb dürfte von der aktuellen, recht niedrigen Basis aus der Markt für Lithium-Ionen-Batterien für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge geradezu explodieren, wie Berater von Roland Berger jüngst in einer Studie darlegten. Ihr zufolge wird sich das weltweite Marktvolumen bis zum Jahr 2015 auf rund neun Milliarden Euro mehr als versechsfachen. Diese Automotive- Batterien dürften 80 Prozent des Gesamtmarkts ausmachen.

Für die folgenden fünf Jahre lassen die Roland Berger-Experten aber eine breite Spanne offen: 2020 solle der Automotive-Markt für Lithium-Ionen-Akkus ein Volumen zwischen gut 14 und 45 Milliarden Euro erreichen. Für 2015 erwartet Roland Berger, dass fünf große Player 70 Prozent des Markts für Li-Ion-Pkw-Batterien kontrollieren werden: AESC (Joint Venture von Nissan und NEC) wäre mit 23 Prozent Marktführer vor LG Chem mit 16 und Panasonic/Sanyo mit 13 Prozent. SB LiMotive, das Joint Venture von Bosch und Samsung, sah Roland Berger mit neun Prozent auf Platz vier – es hat sich allerdings gerade aufgelöst. A123 Systems steht im Ranking mit acht Prozent auf Platz fünf.

Mit dem Joint Venture von SK Innovation (51 Prozent) und Continental (49 Prozent) ist allerdings jüngst ein neuer deutsch-südkoreanischer Player in den Markt für Lithium- Ionen-Batterien eingestiegen. Die operative Tätigkeit soll im vierten Quartal 2012 beginnen. Fertigungen sollen vor Ort in den Zielmärkten entstehen. Beide Partner liefern bereits Batteriezellen (SK Innovation) und Batteriesysteme (Continental) an Automobilhersteller. Die hohen Wachstumsprognosen und in der Folge die großen aktuellen Investitionen in die Fertigung von Lithium-Batterien stellen die Branche allerdings auch vor Probleme. Die Produktionskapazität werde 2015 vermutlich doppelt so hoch sein wie die Nachfrage, prognostiziert die Studie. Das werde den Druck auf die Preise drastisch erhöhen und manchen der rund 100 Hersteller auf diesem Feld in große Nöte oder sogar in die Pleite treiben.