Ausblick Akkus: Zehn Thesen zur Zukunft der Branche

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Die Batterieindustrie in Deutschland steht vor einer Konsolidierungswelle. Das ist eine von zehn Thesen, die Customcells zur Zukunft der Branche veröffentlicht hat.

Mit dem aktuellen Beitrag zu seiner internationalen Technologie-Publikation „Master of Batteries“ nutzt der Akkuspezialist Customcells seine Marktexpertise und skizziert unter anderem die mittel- und langfristige Entwicklung der Batterieindustrie in Deutschland, künstliche Intelligenz und Cloud Computing in der Produktion und warum das elektrische Fliegen die nächste große Transformation der Mobilität einleitet. Die zehn Thesen zeigen, welche Entwicklungen in der Branche heute stattfinden.

These 1: Die Geschichte der Lithium-Ionen-Akkus ist noch lange nicht zu Ende

Eine Aussage wird in Diskussionen über Lithium-Ionen-Akkus immer wieder genannt: Die Lithium-Ionen-Technologie ist alles andere als neu; sie hat ihren Höhepunkt erreicht, und ihre Nachfolger warten in den Forschungseinrichtungen rund um den Globus. Zu dieser Aussage kann man zwei Dinge sagen:

• Obwohl die Entwicklung der Lithium-Ionen-Technologie bis zur Marktreife mehr als drei Jahrzehnte zurückliegt, hat sie sich in dieser Zeit ständig weiterentwickelt. Es ist unwahrscheinlich, dass sie in nächster Zeit an ihre Grenzen stoßen wird. In den kommenden Jahren werden künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Nanotechnologie dazu beitragen, die Leistung auf vielfältige Weise weiter zu steigern, insbesondere durch die Optimierung und Automatisierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen.

• Die Entwicklung neuartiger Akkus und Zellsysteme im Labor ist eine Sache, die erfolgreiche Umsetzung dieser Technologien in die Praxis, die Skalierbarkeit und die industrielle Fertigung eine ganz andere. Eines der vielen Forschungsprojekte hat vielleicht schon die zukünftige Nachfolgetechnologie entdeckt. Es wird aber noch Jahre dauern, bis sie umgesetzt wird.

Es gibt also keinen Grund, die Lithium-Ionen-Technologie so schnell abzuschreiben oder anzunehmen, dass ihre Geschichte bereits erzählt ist. Das Gegenteil ist wahrscheinlich der Fall.

These 2: Festkörperakkus sind ein Wendepunkt

Festkörperakkus sind in aller Munde. Sie könnten das Spiel verändern und einen bedeutenden Schritt nach vorne in der Akkuzellentechnologie machen. Doch was genau unterscheidet Festkörperakkus von herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus? Während herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus einen flüssigen Elektrolyten verwenden, haben Festkörperakkus – wie der Name schon sagt – einen festen Elektrolyten.

Aufgrund ihrer hohen Reaktivität sind metallische Lithiumanoden für klassische Elektrolyte nicht geeignet. Sie können jedoch mit Festelektrolyten verwendet werden. In einem Festkörperakku könnte die metallische Lithiumanode die Graphitanoden ersetzen, was zu einer deutlich höheren Energiedichte führen würde. Dies bedeutet auch, dass kompaktere Akkus gebaut werden können, ohne Kompromisse bei der Leistung einzugehen. Neben den technischen Herausforderungen sind auch die Folgekosten und Preise der Technologie noch nicht bekannt.

These 3: Deutschland hat das Potenzial zum Knowhow-Vorreiter

Deutschland und Europa werden es schwer haben, das Rennen um den Bau der größten Akkufabriken der Welt zu gewinnen. Doch wer in diesem Segment Chancen sucht, findet sie woanders: Deutschland hat die Chance, dank Unternehmen wie Customcells zum weltweiten Technologie- und Innovationsführer zu werden.

Was braucht es also, damit künftige IP-Weltmeister „Made in Germany“ sind? Exzellenz, Schnelligkeit, Innovationskraft und Risikobereitschaft. In Deutschland werden in Zukunft vielleicht nicht die größten Akkufabriken der Welt stehen, aber vielleicht die effizientesten und intelligentesten.

These 4: Akkuzellen und digitale Zwillinge werden gemeinsam zum neuen Goldstandard

Was passiert, wenn wir Akkuzellen mit digitalen Technologien verschmelzen? Das Ergebnis werden wir in den kommenden Jahren immer häufiger sehen. Die Zelle und ihre digitalen Zwillinge werden das neue Siegerteam. Der Luftfahrtsektor hat hier ein besonderes Interesse, weil sich die Kombination von Zelltechnologie und digitalen Zwillingen in Bezug auf die Sicherheit auszahlt. Viele andere potenzielle Anwendungsbereiche werden folgen – auch in der Fertigung. Die Technologie der intelligenten Zelle könnte dazu beitragen, dass die Daten aus dem realen Einsatz der Zelle direkt in die Produktion künftiger Zellen einfließen. Dies würde deren Produktion und Entwicklung massiv verbessern. Intelligente Zelltechnologie könnte mit künstlichen neuronalen Netzen verknüpft werden und als Teil komplexer selbstlernender Systeme dienen. Diese könnten z. B. die Akkusteuerung je nach Anwendung optimieren. Dies würde die Leistung und Qualität der Anwendung erheblich verbessern. Im Ergebnis wird die Akkuzellenindustrie zu einem datengesteuerten Geschäft.

These 5: Cell-to-Everything – Die Zellen der Zukunft in Fahrzeugen sind hochintegrativ

Klassische Akkugehäuse könnten der Vergangenheit angehören. Auf der anderen Seite könnten Cell-to-Everything-Ansätze die Zukunft sein. Die ersten Schritte wurden bereits mit Innovationen wie Cell-to-Pack und Cell-to-Chassis unternommen. Die Zellen der Zukunft könnten als thermische oder selbsttragende Teile in die Fahrzeuge integriert werden. Bereits im Auto vorhandene Komponenten können zu einem Gehäuse umfunktioniert werden. Die Zellen könnten sogar direkt mit dem Chassis verbunden werden. Die Vorteile liegen auf der Hand: Verringerung der Anzahl der benötigten Bauteile, effizientere Nutzung des vorhandenen Bauraums und anteilige Unterbringung von mehr aktivem Material und damit eine höhere Kosteneffizienz.

These 6: Mit einer optimalen Lieferkette und geschlossenen Kreisläufen ist eine „grüne Zelle“ möglich

Akkuzellen ermöglichen nachhaltige Mobilität, aber ihre Nachhaltigkeit steht immer im Fokus. Optimale Lieferketten und möglichst geschlossene Kreisläufe sind der Weg zur grünen Zelle. Was bedeutet das genau? Wenn die Lieferwege für Materialien und Komponenten nicht um die halbe Welt führen und diese Wege jederzeit nachvollziehbar sind, wäre das ein wichtiger Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit. Stellen Sie sich vor, Akkuzellen würden nicht als Wegwerfprodukte betrachtet, sondern ihre Lebensdauer würde durch Second-Life-Nutzung zunächst verlängert und einzelne Komponenten später wieder in den Herstellungsprozess eingespeist werden. Das würde Ressourcen schonen, weniger Energie verbrauchen und die Umwelt entlasten.

These 7: Die Akku-Industrie wird zur neuen Schlüsselindustrie in Deutschland

Die Erfindung des modernen Automobils und des Verbrennungsmotors war eine wichtige Grundlage für den Wohlstand in Deutschland und hat dem Land eine große Bedeutung als Industriestandort beschert. Eine Fortsetzung dieser Erfolgsgeschichte ist ohne die Akkuwirtschaft nicht denkbar. Ob im Mobilitätssektor, in der Industrie, im Auto, im Flugzeug oder bei den erneuerbaren Energien: Leistungsfähige Akkutechnologie treibt unsere moderne Welt an. In Zukunft wird sie aus der gesamten Automobilbranche nicht mehr wegzudenken sein. Mit dem absehbaren Wandel des Luftfahrtsektors werden Akkusysteme auch in der Luftfahrt eine wesentliche Rolle spielen. Damit ist die Akku-Industrie die neue Schlüsselindustrie Deutschlands und einer der Bausteine für den zukünftigen Wohlstand.

These 8: Die Luftfahrtbranche treibt den technologischen Wandel voran und revolutioniert die Mobilität

Das Wort „Flugscham“ bringt es auf den Punkt: Wer heute fliegt, muss sich den Vorwurf gefallen lassen, den Klimawandel voranzutreiben. Doch die Luftfahrtbranche treibt ihren eigenen technologischen Wandel mit Hochdruck voran und könnte die Mobilität bald komplett revolutionieren. Akkubetriebene Drohnen und Flugzeuge könnten die Luftfahrt, wie wir sie kennen, völlig neu definieren. Was ist dazu nötig? Zunächst einmal eine leistungsstarke Akkutechnologie. Wie ist sie nachhaltig? Da Drohnen und Lufttaxis keine neuen Infrastrukturen wie Straßen und Brücken benötigen würden, könnten sie zu 100 Prozent mit erneuerbarem Strom betrieben werden und unsere bestehende Infrastruktur massiv entlasten. Diese Lösungen sind vielleicht nicht überall auf der Welt sofort verfügbar. Dennoch sollte ein Blick auf die Ballungsräume verdeutlichen, dass Handlungsbedarf besteht und wie ein Akkubetriebener Luftverkehrssektor helfen kann.

These 9: Wo sind die KI-Spezialisten? In Zukunft werden Datenexperten über die Technologieführerschaft in Deutschland entscheiden

Daten, Daten, und noch mehr Daten. Ein intelligentes Datenmanagement ist notwendig, um das Potenzial der Akkutechnologie voll auszuschöpfen und darüber hinaus die Technologieführerschaft in diesem Bereich anzustreben. Die Akku-Industrie ist auf viele Kräfte angewiesen, insbesondere auf künstliche intelligente Spezialisten. Vom Produktionsprozess über die Zellentwicklung bis hin zur Steuerung von Akkusystemen wird es eine der großen Aufgaben der nahen Zukunft sein, die anfallenden Daten intelligent zu nutzen und mit künstlicher Intelligenz zu strukturieren und auszuwerten.

These 10: Die Konsolidierung des Akkumarktes ist unausweichlich

Wir befinden uns in einer Goldgräberstimmung. Kaum ein Monat vergeht, in dem nicht ein neues Akkuprojekt in Europa vorgestellt wird. Gigafactories, Mikrofabriken und neue Entwicklungsstandorte für Akkuzellen sind in Planung – inwieweit die produzierte Leistung genutzt wird, ist unklar. Aber das ist typisch für eine innovative Technologie, die gerade ihren Markthochlauf erlebt. Am Ende werden sich diejenigen Hersteller durchsetzen, die mit ihren Lösungen einen Mehrwert schaffen und über Alleinstellungsmerkmale im Markt verfügen. Eine Konsolidierungswelle ist unausweichlich.

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