Neue Marktsegmente wie Smart Wearable Devices, deren Stückzahlen sich nach Aussage von Juniper Research in den nächsten drei Jahren von 27 auf 116 Millionen vervierfachen soll, sowie das Internet der Dinge verlangen nach einer möglichst dünnen und flexiblen Batterielösung - und sind damit wesentliche Innovationstreiber für die weltweite Wandlung der Energiespeicher. Weitere Markttreiber wie Kostensenkung und Erhöhung der Leistungs-/Energiedichte bleiben dabei unvermindert erhalten.
IDTechEx sieht in seinem im September veröffentlichten Report "Flexible, Printed and Thin Film Batteries 2015 – 2025" auch einen Einsatz in der Kosmetik, in der RFID-Technik oder in Smart Packaging. Detaillierte Technikfolgenabschätzungen und Zehnjahres-Benchmark-Prognosen, aufgeschlüsselt nach Anwendung und Technologie, basieren auf Interviews mit den wichtigsten Playern sowie großen Endanwendern aus den unterschiedlichsten
Sektoren.
Attraktive Einsatzgebiete
Das Interesse an dieser neuen Batterieart nimmt also rasch und ständig zu - wobei die Technologie bereits seit mehr als zehn Jahren kommerziell zur Verfügung steht. Das neue erwachte Interesse hängt eng mit dem Aufkommen besagter attraktiver Marktkategorien zusammen. Gleichzeitig verändern die potenziellen Chancen die Unternehmenslandschaft. Während diese bislang überwiegend von kleinen Firmen abgedeckt war, die sich auf Nischenanwendungen konzentrierten, entwickeln nunmehr verstärkt die Big Players ihre eigenen Technologien; sie schließen Partnerschaften oder erwerben IP-Portfolios, um in der Versorgungskette dieser vielversprechenden Kategorien Fuß zu fassen.
Allerdings ist die Technologie- und Marktlandschaft für diese Batterieformen sehr komplex. Das liegt daran, dass dünne und flexible Energiespeichergeräte sich auf eine ganze Reihe von Technologien stützen, darunter dünne Lithiumbatterien, Dünnfilm-Lithium-Polymer-Batterien, gebogene Lithium-Ionen(Li-Ion)-Batterien, dünne flexible Superkondensatoren sowie Zink-basierte Batterien. Jede dieser Technologien weist ein anderes Paket von Eigenschaften auf und eignet sich für jeweils andere Bereiche. Die Entscheidung, auf welche Lösung man setzt, ist schwierig.
Dennoch besteht ein vielfältiger, nicht überlappender Bereich von Zielmärkten, was die Entscheidungsfindung noch weiter verkompliziert. Zu den wichtigsten adressierbaren Märkten zählen neben Wearables, IoT und RFID die Konsumelektronik, medizinische Geräte oder beispielsweise Transdermalpflaster. Es versteht sich von selbst, dass jedes dieser Segmente unterschiedliche Preise, Formfaktoren, Lebensdauer oder Verarbeitungsbedingungen hat, so dass die Lösung in jedem Markt anders aussieht. Generell ist die Wearables-Elektronik ein wichtiger Wachstumsbereich für Dünnfilm- und flexible Batterien. Umfragen haben ergeben, dass sich die meisten Dünnfilmbatteriehersteller stark mit der Wearables-Technologie befassen. Herkömmliche Sekundärbatterien mögen vielleicht die Energieanforderungen von Wearables abdecken, doch sie erzielen kaum die nötige Flexibilität, den dünnen Aufbau und das geringe Gewicht. Die neuen Anforderungen erschließen Energiespeicherlösungen mit neuartigen Formfaktoren. Dabei haben Hoch-
energie-Dünnfilmbatterien das größte Potenzial, gefolgt von gedruckten wiederaufladbaren Zinkbatterien.
Vielversprechend: Gesundheitsmarkt
Auch die Gesundheitsfürsorge ist ein vielversprechender Markt. Neben den mit gedruckten Batterien ausgerüsteten Pflastern (Transdermalpflaster) erwarten die Marktforscher einen Aufschwung bei den medizinischen Wegwerfprodukten, die Micropower-Batterien benötigen. In diesem Fall haben gedruckte Zinkbatterien die besten Aussichten – allerdings nur, wenn die Preise dafür weiter fallen. Auch hier sind neue Formfaktoren die entscheidenden Differentiatoren gegenüber den etablierten Großserien-Platzhaltern wie Knopfzellen.
Auch in medizinische Diagnosegeräte, medizinische Sensoren und Speicher-Backups werden hohe Erwartungen gesetzt. Am hochwertigsten sind dabei die LiPO(Lithium-Polymer)-basierten dünnen Lithiumbatterien, weil diese Anwendungen stabile Energiequellen mit extremer Sicherheit, langer Lebensdauer und hoher Kapazität benötigen. Ein weiterer Trend ist der Einsatz in drahtlosen Sensor/Netzwerken, bei denen Energy-Harvesting mit dünnen Batterien mit überlegenen Formfaktoren kombiniert wird.
Dünnfilmbatterien werden wohl auch enge Anwendungsnischen erobern, zum Beispiel die Kfz-Kennzeichenschilder. Oder Smartcards: Zahlreiche Dünnfilmbatterietechnologien wurden optimiert, um den Laminierungsanforderungen der Karten-Hersteller zu genügen. Noch freilich ist der Preis für eine breite Marktdurchdringung bei Primärbatterien zu hoch und ihre Lebensdauer zu gering. Außerdem muss sich bei Sekundärbatterien der Ladevorgang verbessern. Während derzeit die dünne Lithium- und die Dünnfilm-Lithium-Polymer-Batterien jeweils knapp die Hälfte des Marktes abdecken, wird sich der Anteil der Letzteren künftig drastisch verringern – zugunsten der dünnen Li-Batterie, mit dann rund 55 Prozent sowie der gebogenen Li-Ion-Batterie und der dünnen, flexiblen Supercaps mit jeweils rund 20 Prozent.
