Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung stellt in neun Roadmaps erstmals den Forschungs- und Entwicklungsstand zu Lithium-Ionen-Batterien dar. Experten aus Wissenschaft und Industrie haben die Entwicklungspotenziale von Lithium-Ionen-Batterien im Kontext konkurrierender Technologien sowie als Energiespeicher für die Elektromobilität und stationäre Anwendungen bewertet.
Die Roadmaps reichen bis zum Jahr 2030. Langfristszenarien bis 2050 beschreiben die Grenzen der darin genannten Entwicklungen. Die Erkenntnisse werden darüber hinaus von Marktprognosen begleitet, die Rahmenbedingungen der Ergebnisse bewertet und Handlungsoptionen abgeleitet. „Für strategische Entscheidungen und Weichenstellungen in Bereichen wie der stationären Energiespeicher wird ein fortlaufendes Roadmapping und Monitoring in den kommenden Jahren wichtiger werden“, sagt Projektleiter Axel Thielmann. Auch tiefergehende Bewertungen von Entwicklungsmöglichkeiten und -alternativen dürften bis 2030 und darüber hinaus an Bedeutung gewinnen. „Beim Fokus auf die technischen Entwicklungen wird dies oft unterschätzt.“
Aktuell konzentriert sich die Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie auf großformatige Batterien. Sie betrifft das Material bis zum Gesamtsystem und die Integration in spezifische Anwendungen. In den kommenden 15 bis 25 Jahren wird die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien zur Reife gelangen, schätzen die Forscher. Damit ergeben sich für die nächsten zwei Dekaden noch große Entwicklungspotenziale, insbesondere mit Blick auf die Energiedichte (und damit Reichweite von Elektrofahrzeugen) sowie eine weiterhin starke Kostenreduktion.
Mit der Kostenoptimierung sowie dem parallelen Ausbau erneuerbarer Energien eröffnen sich spätestens ab 2030 breite Marktpotenziale für die Lithium-Ionen-Batterietechnologie in neuen Bereichen stationärer Anwendungen. Einsatz und Verbreitung beginnen bereits heute auf lokaler und Verteilnetz-Ebene und sind getrieben durch einen zunehmenden Wunsch nach Autarkie in der Energieversorgung. Dezentrale, netzgekoppelte Lithium-Ionen-Batterien werden bereits heute als Photovoltaik-Batteriesysteme zur Eigenbedarfsoptimierung unter anderem in privaten Haushalten eingesetzt und diffundieren zunehmend mit verbesserter Wirtschaftlichkeit.
Die Roadmaps greifen die Entwicklungen der Lithium-Ionen Batterien in der Elektromobilität und stationären Anwendungen auf. Je nach Speichergrößenklasse, Lade- oder Entladezeit und Anwendungsfall konkurrieren sie dort mit einem breiteren Portfolio unterschiedlicher elektrochemischer (zum Beispiel Blei-Säure-, Redox-Flow-, Natrium-Schwefel-Batterie) und weiterer Energiespeicher. Langfristig können neben der Lithium-Ionen-Batterie potenziell disruptive Technologien wie die Lithium-Schwefel oder -Feststoffbatterie eventuell noch bessere Energiedichten und höhere Reichweiten oder Kostenreduktionspotenziale erzielen. Ihre produktionstechnische Realisierung könnte nach 2030 gelingen und den Einsatz der Lithium-Ionen-Batterie sukzessive ablösen.
Die Roadmaps stehen als Download auf www.isi.fraunhofer.de zur Verfügung.
