Feststoffbatterien: Können sie derzeitige Batterien ersetzen?

Feststoffbatterien sollen gegenüber herkömmlichen Batterien viele Vorteile mit sich bringen. Doch was macht die Technologie aus und wie umweltfreundlich ist sie?

Feststoffbatterien gelten als die Innovation in der Elektromobilitätsbranche und werden teilweise auch als Gamechanger für E-Autos bezeichnet. VW sieht die Feststoffbatterie nach aktuellen Tests als „Zukunftstechnologie“ und auch andere Automobilhersteller erhoffen sich zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Was so besonders an Feststoffbatterien ist und ob sie bald möglicherweise herkömmliche Batterien ersetzen werden, erfährst du in diesem Artikel.

Feststoffbatterie: Was ist das?

Die Feststoffbatterie (engl. Solid-State-Battery) ist eine besondere Form der Lithium-Ionen-Batterie, die in Elektroautos, Smartphones oder Laptops verbaut ist, wie das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI zusammenfasst. Besonders an der Feststoffbatterie ist, dass sie keinen flüssigen, sondern einen festen Elektrolyten besitzt. Der Elektrolyt übernimmt als zentrale Komponente der Batterie den Ionentransport zwischen den Elektroden, wodurch dann die elektromotorische Kraft erzeugt wird. Diese kann dann beispielsweise zum Antrieb eines Elektromotors verwendet werden. 

In Form von Mikrobatterien werden Feststoffbatterien auch in beispielsweise PCs verbaut. Der größte Anwendungsbereich wird jedoch im Bereich der Elektromobilität gesehen, weshalb die Weiterentwicklung der Technologie für Feststoffbatterien klar von der Automobilindustrie vorangetrieben wird. Wann E-Autos mit Feststoffbatterien tatsächlich auf den Markt kommen, ist noch nicht sicher. Während VW laut ADAC ab 2025 in die Pilotfertigung einsteigen möchte, möchte Nissan im Jahr 2028 das erste Serienauto auf den Markt bringen.

Komplett ersetzen werden die Feststoffbatterien herkömmliche Flüssigelektrolytbatterien in E-Autos zukünftig laut ADAC wohl aber erstmal nicht. Die derzeitige Technologie hat sich mit einem rund 30-jährigen Entwicklungsvorsprung bewährt. Zusätzlich basieren zahlreiche langfristig ausgelegte Investitionen auf derzeitig verbauten Batterietechnologien.

Vor- und Nachteile von Feststoffbatterien

Die Feststoffbatterie soll im Vergleich zu anderen Batterietechnologien zahlreiche Vorteile mit sich bringen, die unter anderem in aktuellen Prototypentests von VW bestätigt wurden.

Vorteile

• Energiedichte: Je nach Materialkombinationen können Feststoffbatterien laut Fraunhofer ISI eine wesentlich höhere Energiedichte als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien mit Flüssigelektrolyten aufweisen.
• Reichweitengewinn: Laut VW sollen Feststoffbatterien in aktuellen Tests über 1.000 Ladezyklen geschafft haben. Umgerechnet würde das eine Gesamtreichweite von rund 500.000 Kilometern für Elektroautos bedeuten. Zusätzlich soll mit Feststoffbatterien eine Reichweitensteigerung von rund 30 Prozent gegenüber aktuellen Flüssigeletrolytbatterien möglich sein. So sollen zum Beispiel die von Toyota neu entwickelten Feststoffbatterien bis zu 1.000 Kilometer am Stück fahren können.
• Längere Lebensdauer: Außerdem verfügte die Batterie nach den durchgeführten Tests von VW noch immer über 95 Prozent ihrer Speicherkapazität und sei demnach kaum gealtert.
• Höhere Sicherheit: Feststoffbatterien sollen im Vergleich zu Batterien aus Flüssigelektrolyten kaum brennbar sein, was laut ADAC vor allem bei Autounfällen mit Kollisionen von Vorteil wäre.
• Verkürzte Ladezeit: Der feste Elektrolyt soll laut Toyota neben einer kompakteren Bauform, einen schnelleren Ionentransport ermöglichen und demnach eine verkürzte Ladezeit von maximal 10 Minuten besitzen.

Nachteil

• Kosten: Die Technologie der Feststoffbatterien verspricht zwar zahlreiche Vorteile, sie wird wahrscheinlich aber auch teuer. Genaue Kostenschätzungen sind derzeit noch nicht möglich, laut dem Fraunhofer ISI wird jedoch zu Beginn von höheren Kosten im Vergleich zu derzeitigen Batterietechnologien ausgegangen.

Wie nachhaltig sind Feststoffbatterien?

Es wird davon ausgegangen, dass marktreife Feststoffbatterien eine um bis zu 50 Prozent gesteigerte Umweltbilanz aufweisen sollen als etablierte Batterien mit Flüssigelektrolyten. Vor allem, weil auf das umweltschädliche Kobalt verzichten werden soll. Lies hierzu auch: Elektroautos: Wie stark belasten die Batterien die E-Auto-Ökobilanz?

Zusätzlich sollen Feststoffbatterien künftig ohne Graphit auskommen, welches meist aus China stammt und demzufolge einen hohen ökologischen Fußabdruck aufweist. Ersetzt werden könnte es durch Lithium oder Silizium.

Jedoch sind auch diese beiden Rohstoffe nicht gerade nachhaltig. Lithium wird aufgrund seiner hohen Energie- und Leistungsdichte geschätzt. Der Lithium-Abbau steht allerdings unter anderem aufgrund von Umweltzerstörung und Ausbeutung in der Kritik. Auch das aus Sand gewonnene Silizium zieht aufgrund der hohen Nachfrage negative Umweltauswirkungen nach sich.

Die genaue Materialzusammensetzung der Feststoffbatterien steht noch nicht fest, da sich die Technologie noch in der Entwicklungsphase befindet. Wie nachhaltig Feststoffbatterien tatsächlich sein werden, kann demnach noch nicht abschließend beurteilt werden.

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