Der folgende Artikel ist der erste Teil einer zweiteiligen Serie und befasst sich mit den Grenzen der Innovation bei Lithium-Ionen-Batterien. Der zweite Teil der Serie wird sich mit der Zukunft der Batteriechemie im kommenden Jahrzehnt befassen.
Mainstream-Lithium-Ionen-Batterien, die heute einen schnell wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge antreiben, waren noch vor zehn Jahren ein teures Vergnügen. Im Jahr 2010 kosteten Lithium-Ionen-Batterien 1.183 US-Dollar pro Kilowattstunde; neun Jahre später hatte sich der Preis fast verzehnfacht und lag 2019 bei 156 US-Dollar pro Kilowattstunde, wie aus Daten von BloombergNEF hervorgeht.
Das Tempo des Kostenrückgangs hat Batterieexperten überrascht, darunter auch den Analysten James Frith, den Leiter des Bereichs Energiespeicherung von BloombergNEF. „Sie sind schneller gesunken, als ich jedes Jahr prognostiziert habe“, sagte Frith. „
Rebecca Ciez, eine Postdoktorandin am Andlinger Center for Energy and the Environment der Princeton University, die sich mit Batteriekosten beschäftigt, stimmte dem zu. „Der jüngste Rückgang ist ziemlich dramatisch“, sagte Ciez. „
Experten wiesen auf die Dynamik bei der Ausweitung der Produktion als Grund für den Preisrückgang sowie auf die zunehmende Innovation in der Batteriechemie hin. Die Hersteller haben sich von einigen teureren Batteriebestandteilen wie Kobalt abgewandt, während sie nickelhaltige Batteriedesigns entwickeln, die mit der Ausweitung der Fabriken billiger zu produzieren sind.
Ciez merkte an, dass der Markt für Elektrofahrzeuge vor einem Jahrzehnt gerade unter Druck geriet, Autos und Lastwagen an Orten zu bauen, an denen Kohlenstoffemissionen reguliert wurden, wie etwa in Kalifornien. „Es gab also diese Autos, bei denen die Hersteller sagten: ‚OK, wir müssen diesen RAV4 elektrisch machen'“, so Ciez, der ein mit fossilen Brennstoffen betriebenes Auto als Beispiel anführt. „
Seitdem hat die Batteriebranche große Fortschritte bei der Kostensenkung gemacht und die Materialien in den Batterien so optimiert, dass billigere und ethisch weniger bedenkliche Metalle verwendet werden und gleichzeitig Größenvorteile erzielt werden.
US$100/kWh ist der heilige Gral
Die Hersteller nähern sich dem Punkt, an dem Elektrofahrzeuge die Kostengleichheit mit ihren mit fossilen Brennstoffen betriebenen Vettern bei etwa 100 US$/kWh oder vielleicht etwas weniger erreichen werden, so die Experten. Dieser Preis wird weithin als Wendepunkt in der Branche angesehen, an dem die Verbraucher Elektrofahrzeuge nicht mehr als teurere Optionen betrachten werden.
BloombergNEF prognostiziert, dass die Batteriekosten im Jahr 2024 unter 100 USD/kWh fallen und bis 2030 etwa 60 USD/kWh erreichen werden, so Frith. Ebenso haben die Analysten von Bernstein das Jahr 2024 als das Jahr prognostiziert, in dem Mainstream-Elektrofahrzeuge die Kostenparität mit Benzin- und Dieselfahrzeugen erreichen, während die führenden Elektrofahrzeuge in diesem Sektor den gleichen Punkt bis 2022 oder 2023 erreichen könnten.
Während dies ohne größere Innovationen bei Lithium-Ionen-Batterien erreicht werden kann, stößt die ausgereifte Lithium-Ionen-Technologie schnell an die Grenzen ihrer Verbesserungsmöglichkeiten, so Experten gegenüber S&P Global Market Intelligence. Ein Batteriechemiker, ein führender Wissenschaftler auf dem Gebiet der Lithium-Ionen-Batterien, der Forschungen für einen großen Hersteller von Elektrofahrzeugen durchgeführt hat, der auf diese Technologie angewiesen ist, sagte, dass Lithium-Ionen-Batterien an bestimmten Fronten wie Preis, Energiedichte und Ladegeschwindigkeit an ihre Grenzen stoßen.
„Es wird keinen großen Schub geben“, sagte der Chemiker. Seiner Meinung nach reichen schrittweise Verbesserungen aus, um die Verbraucher zufrieden zu stellen, während eine Revolution der Batterien durch unbewiesene Technologien noch Jahre auf sich warten lässt.
„Mit Lithium-Ionen-Batterien kann man heute wirklich gut arbeiten“, sagte er. „
Venkat Viswanathan, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Maschinenbau an der Carnegie Mellon University, stimmte zu, dass die Technologie an ihre Grenzen stößt. Er geht davon aus, dass die Preise für Lithium-Ionen-Batterien noch um 20 bis 30 % sinken könnten, dass sie aber wahrscheinlich nicht viel billiger werden.
„Wir nähern uns schnell den Grenzen der Rohstoffkosten“, sagte Viswanathan.