Wichtige Neuigkeiten bei der Entwicklung von Graphen-Batterien

Die Nutzung von Graphen zur Verbesserung der Leistung von Energiespeichern ist seit der Isolierung des 2D-Materials ein zentrales Thema. Sobald die ersten kommerziellen Graphenhersteller gegründet wurden, gab es einen stetigen Strom von Ankündigungen im Zusammenhang mit Batterien, aber vielleicht ist keine so bedeutsam wie die Nachricht, dass Evonik 2023 mit seiner Investition in SuperC in dieses Feld einsteigt.

 

Graphen wurde für zahlreiche Energiespeicheranwendungen vorgeschlagen und eingesetzt, von Blei-Säure-Batterien bis zu Superkondensatoren, aber das eigentliche Ziel sind Lithium-Ionen-Batterien. Dieser Markt boomt; IDTechEx prognostiziert, dass der Markt für Lithium-Ionen-Batterien bis 2033 ein Volumen von über 430 Mrd. US-Dollar erreichen wird, so dass selbst ein kleines Stück von diesem Kuchen von Bedeutung ist. Der Markt hat mehrere Anwendungen, von Elektrowerkzeugen bis hin zu Hausinstallationen, aber natürlich wird der Löwenanteil im Automobilsektor verwendet werden. Die Rolle von Graphen in der Batterie ist ebenfalls vielfältig: Unternehmen haben vorgeschlagen, es als Beschichtung eines Stromabnehmers oder als leitfähiges Netzwerk für alternative Lösungen wie Lithium-Schwefel zu verwenden. Der wichtigste Bereich ist jedoch die Rolle, die Graphen entweder bei der Herstellung von Siliziumanoden oder bei der Verbesserung der Leistung von

Lithium-Ionen-Elektroden der aktuellen Generation spielen kann.

 

IDTechEx beschäftigt sich seit mehr als zehn Jahren mit Graphen und Energiespeichern. Zu den führenden unabhängigen Berichten zu diesem Thema gehören interviewbasierte Akteursprofile, Marktprognosen und Benchmarking-Studien. Weitere Informationen finden Sie unter "Graphenmarkt- und 2D-Materialbewertung 2023-2033".

 

Im Februar 2023 gab Evonik bekannt, dass das Unternehmen in den chinesischen Graphenhersteller SuperC investiert hat. Diese Investition stammt aus dem 2022 aufgelegten Sustainability Tech Fund mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von 150 Mio. EUR. In der Pressemitteilung heißt es, die Technologie von SuperC könne "die Reichweite, Robustheit, Ladegeschwindigkeit und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien verbessern". Weiter heißt es: "Durch die Zugabe von Graphen wird die elektrische und thermische Leitfähigkeit der Batterien erhöht, was eine schnellere Aufladung und eine bessere Gesamtleistung ermöglicht. Die Batterien werden außerdem temperaturunempfindlicher".

 

SuperC ist ein langjähriger Graphen-Anbieter, und zu einer Zeit, in der einige andere frühe Hersteller aufgegeben haben, ist dies ein willkommener Impuls für die Branche. Das Unternehmen wurde 2011 (auch bekannt als Hefei Haizhou New Material Co) in Dongguan, China, gegründet und hat sich immer auf die Energiespeicherung konzentriert. Das Unternehmen stellt Graphen in wenigen Schichten (FLG) her, und es wurde schon früh berichtet, dass es eine Kapazität von 10.000 Tonnen pro Jahr für Graphen-Batterie-Elektrodenpasten aufgebaut hat. In der Pressemitteilung heißt es weiter, dass das Unternehmen eine neue Produktionsanlage in Hefei errichten wird.

 

Der Standort ist auch im Hinblick auf die Graphen-Lieferkette und die Kunden von Bedeutung. Chinesische Forschungsinstitute und kommerzielle Unternehmen sind auf dem Gebiet von Graphen sehr führend, mit einem beachtlichen Anteil an der weltweiten Kapazität und einer dominierenden Anzahl angemeldeter Patente. Ein Schlüsselmarkt für Graphen ist die Verwendung als Wärmespreizer in Smartphones, der von chinesischen Herstellern angeführt wird, die lokal in die Unterhaltungselektronikindustrie liefern. Ebenso ist China, insbesondere Hefei, ein wichtiger Standort für die Batterieproduktion, was einen entscheidenden strategischen Vorteil für SuperC darstellt. Evonik seinerseits ist mit mehreren Markteinführungen im Batteriebereich zunehmend aktiv geworden; diese Investition baut nur auf dieser Richtung auf.

 

Dies ist nicht die einzige Schlagzeile über Graphenbatterien. VoltaXplore (ein 50/50-Joint-Venture zwischen NanoXplore und Martinrea) hat 2022 eine Demonstrationsanlage in Betrieb genommen, und vor kurzem hat Nanotech Energy 2023 angekündigt, dass sie eine 1 Mrd. £ teure Gigafabrik in Großbritannien planen. Beide sind sicherlich bemerkenswert, aber die Kombination eines großen Chemieunternehmens mit einem führenden Graphenhersteller, an einem wichtigen geografischen Standort und mit nachgewiesenen Fähigkeiten und Beziehungen im Bereich Lithium-Ionen-Batterien könnte sehr einflussreich sein.

 

IDTechEx merkt an, dass Graphen trotz des ganzen Hypes nur eine Lösung ist. Es befindet sich noch in einem relativ frühen Stadium, was die Einführung angeht, im Gegensatz zu seinen älteren Geschwistern, den MWCNTs, die eine bedeutende kommerzielle Expansion erleben, wie die jüngste Ankündigung, dass CATL das CNT-Dispersionsprodukt von Toyocolor verwenden wird, und die Erweiterungen von LG Chem (siehe Bericht). Sowohl bei der Dispersion als auch bei der Optimierung der Beladung und der entsprechenden Eigenschaften in Kombination mit anderen leitfähigen Additiven besteht ein erhebliches Know-how. Der Preis von Graphen wird natürlich ein wichtiger Faktor sein, aber im Gegensatz zu anderen Märkten, auf die Graphen abzielt (z. B. recycelter Kunststoff), sind der Mehrwert und die entsprechenden Gewinnspannen im Bereich der Energiespeicherung attraktiver. Was die nächste Generation von Batterien anbelangt, so gibt es viele außerordentlich gut finanzierte tragfähige Lösungen sowohl für Siliziumanoden als auch, in weiterer Folge, für Festkörperbatterien. Angesichts der Höhe des Preises für den Gewinner ist der Wettbewerb hart.

 

Weitere Informationen finden Sie in dem führenden unabhängigen Marktbericht zu diesem Thema: "Graphenmarkt- und 2D-Materialbewertung 2023-2033".

 

 

Weitere Informationen über die IDTechEx-Forschung zur Energiespeicherung finden Sie unter www.IDTechEx.com/Research/ES. Musterseiten sind für alle IDTechEx-Berichte verfügbar.