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Roadmap quantifiziert erstmals wesentliche Entwicklungen künftiger Batteriesysteme für Elektroautos

24.10.2012
In der neuen Broschüre „Technologie-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030“ zeigt das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI erstmals die aussichtsreichsten und relevanten Energiespeichertechnologien für Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV) und rein batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge (BEV) und deren Entwicklung bis 2030 auf. Dabei werden Leistungsdaten und Schlüsselparameter für die künftige Entwicklung Lithium-basierter Batteriezellen und –systeme quantifiziert.

Der Fokus der aktuellen Roadmap des Fraunhofer ISI liegt auf der Betrachtung zentraler Energiespeichertechnologien, die für den Einsatz in Elektrofahrzeugen bis 2030 als am aussichtsreichsten gelten. Zu den mittel- bis langfristig vielversprechendsten Anwendungen aus heutiger Sicht zählen PHEV und BEV auf Grund ihrer Einsparpotenziale von CO2-Emissionen.

So wurden Lithium-basierte und nicht Lithium-basierte Technologien für Energiespeicher untersucht. Da auch Brennstoffzellenfahrzeuge in den kommenden Jahren die Marktreife erlangen könnten, ist die Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie auch weiterhin zu beobachten und in der Roadmap als Referenztechnologie berücksichtigt. Denn mit der Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle werden bereits heute Energiedichten erzielt, die mit Lithium-basierten Batterien erst in ferner Zukunft möglich sind.

Bei der Lithium-Ionen Batterie konnten deutliche Entwicklungsunterschiede vor allem zwischen der sogenannten dritten Batteriegeneration (Hochvoltbatterien) und der sogenannten vierten Batteriegeneration oder auch Post-Lithium-Ionen-Batterie, insbesondere der Lithium-Schwefel-Technologie, festgestellt werden. Die Lithium-Ionen-Batterien der dritten Generation werden dabei in den kommenden zehn Jahren neben bereits verfügbaren Batteriesystemen für die Einführung und den Markthochlauf der Elektromobilität relevant sein. Die Lithium-Schwefel-Technologie könnte ab 2020 so weit ausgereift sein, dass sie bei fortlaufender Weiterentwicklung in der Zeit nach 2020 große Fortschritte, besonders zum Erzielen größerer Reichweiten von batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen, mit sich bringt.

Projektleiter Dr. Axel Thielmann vom Fraunhofer ISI fasst die Ergebnisse der Roadmap so zusammen: „Wirkliche Technologiesprünge hinsichtlich Energiedichten und somit hohen Reichweiten, wie mit der Brennstoffzellentechnologie, sind erst mit Post-Lithium-Ionen-Batterien deutlich jenseits des Jahres 2020 zu erwarten. Mit der Roadmap quantifizieren wir dafür erstmals wesentliche Entwicklungspfade und stellen Herausforderungen und Schlüsselparameter, wie insbesondere Lebensdauer, Qualität und Sicherheit bis 2030 nachvollziehbar und plausibel dar“.
Mit diesen Ergebnissen wird auch der für Deutschland zu favorisierende Weg deutlich. „Die Batterieentwicklung für die Elektromobilität setzt hierzulande nicht, wie in anderen Ländern, auf das schnelle Erreichen hoher Energiedichten und eine schnelle Kostenreduktion, sondern auf Qualität ‚Made in Germany‘“, ergänzt Prof. Dr. Martin Wietschel, Koordinator des Themenfelds Elektromobilität am Fraunhofer ISI.

Das Fraunhofer ISI begleitet die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gegründete Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“ seit 2009 mit einem Roadmapping. Bereits 2010 erschien die „Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030“ zu technologischen Entwicklungstrends hinsichtlich Batteriematerialien, -komponenten und aussichtsreicher Zelltypen. 2012 wurde sie ergänzt durch die „Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030“, in der die Marktbetrachtung wie beispielsweise potenzielle Anwendungsmöglichkeiten im Vordergrund stand.

Die „Technologie-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030“ stellt eine vertiefende Betrachtung elektromobiler Anwendungen für Lithium-Ionen-Batterien dar und soll bis 2013 um eine die Marktseite ergänzende Produkt-Roadmap sowie eine integrierte Gesamt-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität ergänzt werden. Nähere Informationen sowie die jetzt erschienene Roadmap zum Download finden Sie auf der Seite http:///www.isi.fraunhofer.de/isi-de/t/projekte/LIB_Broschueren/trm-esemroad.php.

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert Entstehung und Auswirkungen von Innovationen. Wir erforschen die kurz- und langfristigen Entwicklungen von Innovationsprozessen und die gesellschaftlichen Auswirkungen neuer Technologien und Dienstleistungen. Auf dieser Grundlage stellen wir unseren Auftraggebern aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft Handlungsempfehlungen und Perspektiven für wichtige Entscheidungen zur Verfügung. Unsere Expertise liegt in der breiten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz.
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
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