Die folgende Geschichte ist der erste Teil einer zweiteiligen Serie und befasst sich mit den Grenzen der Innovation bei Lithium-Ionen-Batterien. Der zweite Teil der Serie beleuchtet die Zukunft der Batteriechemie im kommenden Jahrzehnt.
Mainstream-Lithium-Ionen-Batterien, die heute einen schnell wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge antreiben, waren noch vor einem Jahrzehnt ein kostspieliges Unterfangen. Lithium-Ionen-Akkus kosteten 2010 1.183 US-Dollar pro Kilowattstunde; Neun Jahre später war der Preis laut BloombergNEF-Daten fast um das Zehnfache auf 156 US-Dollar/kWh im Jahr 2019 gesunken.
Das Tempo des Kostenrückgangs überraschte Batterieexperten, darunter auch den Analysten James Frith, BloombergNEFs Leiter für Energiespeicherung. „Sie sind jedes Jahr schneller zurückgegangen, als ich prognostiziert habe“, sagte Frith. „Das ist sicherlich überraschend.“
Rebecca Ciez, Postdoktorandin am Andlinger Center for Energy and the Environment der Princeton University, die sich mit Batteriekosten befasst, stimmte dem zu. „Der jüngste Rückgang ist ziemlich dramatisch“, sagte Ciez. „Es ist überraschend, wie schnell sich der Markt verändert hat.“
Als Grund für den Preisverfall nannten Experten die Dynamik beim Produktionsausbau sowie schrittweise Innovationen in der Batteriechemie. Die Hersteller haben sich von einigen teureren Batteriebestandteilen wie Kobalt abgewendet, indem sie auf nickelreiche Batteriedesigns umgestiegen sind, deren Produktion mit der Erweiterung der Fabriken billiger geworden ist.
Ciez stellte fest, dass der Markt für Elektrofahrzeuge vor einem Jahrzehnt gerade unter Druck geriet, Autos und Lastwagen an Orten zu bauen, an denen die CO2-Emissionen reguliert wurden, beispielsweise in Kalifornien. „Es gab also diese Compliance-Autos, bei denen die Hersteller sagten: ‚Okay, wir müssen diesen [Toyota] RAV4 elektrisch machen‘“, sagte Ciez und nannte als Beispiel ein Auto mit fossilen Brennstoffen. „Und so packten sie einfach einen Haufen Laptop-Akkus zusammen, die leicht verfügbar waren.“
Seitdem hat der Batteriesektor große Fortschritte bei der Kostensenkung gemacht, die Materialien in Batterien optimiert, um billigere und ethisch weniger bedenkliche Metalle zu verwenden und gleichzeitig Skaleneffekte zu erzielen.
100 US-Dollar/kWh sind der heilige Gral
Die Hersteller nähern sich einem Punkt, an dem Elektrofahrzeuge die Kostenparität mit ihren mit fossilen Brennstoffen betriebenen Verwandten bei etwa 100 US-Dollar/kWh oder vielleicht etwas weniger erreichen werden, sagen Experten. Dieser Preis wird allgemein als Wendepunkt in der Branche angesehen, an dem Verbraucher Elektrofahrzeuge nicht mehr als teurere Option betrachten werden.
BloombergNEF prognostizierte, dass die Batteriekosten im Jahr 2024 unter 100 US-Dollar/kWh sinken und bis 2030 etwa 60 US-Dollar/kWh erreichen werden, sagte Frith. Ebenso prognostizieren Bernstein-Analysten 2024 als das Jahr, in dem gängige Elektrofahrzeuge die Kostenparität mit Benzin- und Dieselfahrzeugen erreichen, während führende Elektrofahrzeuge in der Branche diesen 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, erklärten Experten gegenüber S&P Global Market Intelligence. Ein Batteriechemiker, ein führender Wissenschaftler für Lithium-Ionen-Batterien, der für einen großen Hersteller von Elektrofahrzeugen Forschungen durchgeführt hat, die auf der Technologie basieren, sagte, dass Lithium-Ionen-Batterien in bestimmten Bereichen wie Preis, Energiedichte und Ladegeschwindigkeit begonnen hätten, ihr Maximum zu erreichen .
„Es kommt kein riesiger Schub“, sagte der Chemiker. Aus seiner Sicht könnten schrittweise Verbesserungen ausreichen, um die Verbraucher zufrieden zu stellen, während Batterierevolutionen mit noch nicht erprobten Technologien noch Jahre auf sich warten lassen.
„Mit Lithium-Ionen-Batterien kommt man heute wirklich gut zurecht“, sagte er. „Und indem wir dabei helfen, die Kosten zu senken, wird das die Marktdurchdringung der gesamten Technologie verbessern.“
Venkat Viswanathan, außerordentlicher Professor am Fachbereich Maschinenbau 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 etwa 20 bis 30 Prozent sinken könnten, sie aber wahrscheinlich nicht viel billiger werden.
„Wir nähern uns schnell der Grenze der Rohstoffkosten“, sagte Viswanathan.
