Weltweit wird intensiv an der Entwicklung neuer Batteriekonzepte geforscht. Ausschlaggebende Gründe sind die derzeitigen hohen Kosten von Lithium-Batterien und deren Rohstoffbedarf seltener Elemente.
Der Preis eines EV-Batteriepacks kann von verschiedenen Faktoren wie Rohstoffkosten, Produktionskosten, Verpackungskomplexität und Stabilität der Lieferkette beeinflusst werden. Einer der Hauptfaktoren ist die chemische Zusammensetzung. Graphit ist das Standardmaterial, das für die Anoden in den meisten Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.
In der Regel ändert sich jedoch die mineralische Zusammensetzung der Kathode. Dazu gehören Lithium und andere Mineralien wie Nickel, Mangan, Kobalt oder Eisen. Diese spezifische Zusammensetzung ist entscheidend für die Bestimmung der Kapazität, Leistung, Sicherheit, Lebensdauer, Kosten und Gesamtleistung der Batterie.
Besitzer von Elektrofahrzeugen sollten nicht überrascht sein, wenn sie die Kosten für den Austausch ihrer Batterien entdecken. Je nach Marke und Modell des Fahrzeugs können die Kosten für einen neuen Lithium-Ionen-Akku bis zu 25.000 US-Dollar betragen [1]:
Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid-Batteriezellen (NCA) haben einen Durchschnittspreis von 120,3 US-Dollar pro Kilowattstunde (kWh), während Lithium-Nickel-Kobalt-Manganoxid (NCM) mit 112,7 US-Dollar pro kWh einen etwas niedrigeren Preis hat. Beide enthalten signifikante Nickelanteile, was die Energiedichte der Batterie erhöht und eine größere Reichweite ermöglicht [1].
Kostengünstiger sind Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP), die billiger herzustellen sind als Varianten auf Kobalt- und Nickelbasis. LFP-Batteriezellen haben einen Durchschnittspreis von 98,5 US-Dollar pro kWh. Sie bieten jedoch weniger spezifische Energie und eignen sich eher für Standard- oder Kurzstrecken-Elektrofahrzeuge [1].
Im Jahr 2021 wurde der Batteriemarkt von NCM-Batterien mit einem Marktanteil von 58 % dominiert, gefolgt von LFP und NCA mit jeweils 21 %. Mit Blick auf das Jahr 2026 wird prognostiziert, dass sich der Marktanteil von LFP auf 38 % fast verdoppeln wird. Es wird erwartet, dass NCM 45 % des Marktes ausmachen wird, während NCA voraussichtlich auf 7 % zurückgehen wird [1].
Neben den Batteriekosten, die mit weiterer Batterieentwicklung noch abnehmen werden, sollte die Energiedichte von Batterien nicht außer Acht gelassen werden, woran zwar mächtig geforscht wird. Für zukünftige wiederaufladbare Lithium-Akkumulatoren wird erwartet, dass sie eine Energiedichte von über 400 Wh/kg auf Basis von Li-Schwefel erreichen oder bis zu 800 Wh/l auf Basis von Li-Luft. Was eine überaus ehrgeizige Erwartung ist, aber im Vergleich mit der Energiedichte von Benzin mit 11500 Wh pro Kilogramm nicht annähernd konkurrieren kann.