Neue Materialien steigern Energieausbeute
Der japanische Hersteller TDK, bekannt als Zulieferer für Apple, hat einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung von Materialien für Festkörperbatterien erzielt. Diese sollen die Leistungsfähigkeit kleinerer Verbraucherelektronik wie kabellose Kopfhörer und Smartwatches erheblich steigern.
Das neue Material erreicht eine Energiedichte von 1.000 Wattstunden pro Liter, was etwa 100 Mal mehr ist als die derzeit massenproduzierten Batterien von TDK. Im Vergleich dazu bieten herkömmliche wiederaufladbare Knopfbatterien mit flüssigen Elektrolyten etwa 400 Wh/l. TDK führt diese Innovation seit 2020 ein, während Wettbewerber ebenfalls Fortschritte in der Entwicklung kleiner Festkörperbatterien gemacht haben, die etwa 50 Wh/l erreichen.
Vorteile der neuen Batterie
Die neu entwickelten Batterien bestehen aus einem vollkeramischen Material, das einen oxidbasierten Festelektrolyten und Lithiumlegierungs-Anoden enthält. Diese Konstruktion ermöglicht es, die Größe der Geräte zu verringern und deren Betriebszeit zu verlängern, während die Oxidbasis eine hohe Stabilität und Sicherheit gewährleistet. Dies könnte dazu führen, dass kleinere Zellen die bisherigen Knopfbatterien in Uhren und anderen kleinen Elektronikgeräten ersetzen.
Herausforderungen und Perspektiven
Trotz der vielversprechenden Fortschritte sieht TDK technische Herausforderungen bei der Herstellung größerer Batterien für Smartphones und Elektrofahrzeuge. Die mechanischen Eigenschaften der keramischen Materialien erschweren die Produktion und den Einsatz in diesen Anwendungen. Trotzdem arbeiten japanische Unternehmen wie Toyota, Nissan und Honda intensiv daran, Festkörperbatterien bis zum Ende des Jahrzehnts zu kommerzialisieren.
Kevin Shang, leitender Forschungsanalyst bei Wood Mackenzie, betont die Herausforderungen bei der Massenproduktion und die mechanischen Einschränkungen von oxidbasierten Festkörperbatterien für Smartphones. Die bedeutendste Anwendung könnte im Bereich der Elektrofahrzeuge liegen, wobei hier sulfidbasierte Elektrolyte eine Alternative darstellen, die von vielen Autoherstellern bevorzugt wird.
Zukunftsaussichten und Marktpotenzial
TDK plant, ab dem nächsten Jahr Muster der neuen Batterieprototypen an Kunden zu versenden und hofft, danach in die Massenproduktion einzutreten. Das Unternehmen hat einen globalen Marktanteil von 50 bis 60 Prozent bei kleinen Batterien für Smartphones und zielt darauf ab, auch im Bereich der mittelgroßen Batterien, die Energiespeicher und größere Elektronikgeräte wie Drohnen umfassen, führend zu werden.
TDK wurde 1935 gegründet und ist seit den 1960er und 1970er Jahren als führende Marke für Kassettentapes bekannt. Das Unternehmen bringt jahrzehntelange Erfahrung in der Batterietechnologie mit und ist gut positioniert, um von den Fortschritten in der Festkörperbatterietechnologie zu profitieren.