Batterieleistung: An der Schwelle zu revolutionärem Fortschritt

Das japanische Unternehmen TDK kündigt einen großen Fortschritt bei der Entwicklung von Materialien für kleine Feststoffbatterien an. Apples größter Batterielieferant verspricht erhebliche Verbesserungen der Batterieleistung von Smartwatches, kabellosen Kopfhörern und anderen Geräten.

Das neue Material bietet eine Energiedichte – die Menge, die in einen bestimmten Raum gequetscht werden kann – von 1.000 Wattstunden pro Liter, etwa das Hundertfache der aktuellen TDK-Batterie. Seit TDK die fraglichen Batterien im Jahr 2020 erstmals auf den Markt gebracht hat, haben Wettbewerber kleine Festkörperbatterien mit 50 Wh/l weiterentwickelt und entwickelt, während kleine wiederaufladbare Knopfbatterien, die herkömmliche flüssige Elektrolyte verwenden, laut TDK etwa 400 Wh/l bieten.

"Wir glauben, dass unser neues Material für Halbleiterbatterien einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende der Gesellschaft leisten kann. Wir werden die Entwicklung in Richtung einer frühen Kommerzialisierung fortsetzen“, sagte TDK-CEO Noboru Saito.

Die Batterien werden vollständig aus Keramikmaterial mit einem Elektrolyten auf Festoxidbasis und Anoden aus einer Lithiumlegierung bestehen. Die hohe Kapazität der Batterie zur Speicherung elektrischer Ladung würde laut TDK die Entwicklung kleinerer Geräte und längerer Betriebszeiten ermöglichen, während das Oxid ein hohes Maß an Stabilität und damit Sicherheit biete. Die neue Batterieherstellungstechnologie ist für den Einsatz in kleineren Batteriegrößen konzipiert und ersetzt bestehende Knopfzellenbatterien, die in Uhren und anderen kleinen Elektronikgeräten zu finden sind.

Der Durchbruch von TDK ist der jüngste Schritt für eine ganze Branche, von dem Experten glauben, dass er die Energiespeicherung revolutionieren könnte. Allerdings wird es nicht ohne Herausforderungen gehen, da Hersteller auf dem Weg zur Massenproduktion auf viele Hindernisse stoßen werden, insbesondere wenn sie Batterien größerer Größe produzieren wollen. Festkörperbatterien sind sicherer, leichter und möglicherweise billiger und bieten eine längere Leistung und schnelleres Laden als aktuelle Batterien, die flüssige Elektrolyte verwenden.

Aufgrund des von TDK verwendeten Keramikmaterials wären Batterien mit größeren Abmessungen zerbrechlicher. Laut TDK würde diese Herausforderung es in naher Zukunft praktisch unmöglich machen, Batterien für Autos oder Smartphones herzustellen.

Kevin Shang, leitender Forschungsanalyst beim Daten- und Analyseunternehmen Wood Mackenzie, sagte, dass „ungünstige mechanische Eigenschaften“ sowie die Schwierigkeit und Kosten der Massenproduktion die größten Herausforderungen beim Übergang zur Verwendung von oxidbasierten Halbleiterbatterien in Smartphones seien .

Branchenexperten sind der Meinung, dass das wichtigste Beispiel für den Einsatz von Festkörperbatterien Elektroautos sein könnten, da hierdurch eine deutlich größere Reichweite möglich wäre. Japanische Unternehmen arbeiten bereits an der Kommerzialisierung der Technologie: Toyota strebt das Jahr 2027 an, Nissan ein Jahr später, Honda bis zum Ende des Jahrzehnts.

TDK wurde 1935 gegründet und entwickelte sich in den 1960er und 1970er Jahren zu einer bekannten Marke für Kassetten. Das Unternehmen verfügt über langjährige Erfahrung mit Batteriematerialien und -technologie.

Das Unternehmen hat einen weltweiten Marktanteil von 50 bis 60 Prozent bei den Batterien mit kleiner Kapazität, die Smartphones antreiben, und strebt eine Führungsposition im Markt mit mittlerer Kapazität an, zu dem Energiespeicher und größere Elektronikgeräte wie Drohnen gehören.

Die Gruppe plant, im nächsten Jahr Muster der neuen Prototypbatterien mit Kunden zu testen und hofft, danach in die Massenproduktionsphase übergehen zu können.