Einordnung: Von Patenten zu Forschungs- und Kommerzialisierungsaktivitäten

Der erste Teil dieses Beitrags hat gezeigt, dass Lithium-Schwefel-Batterien weiterhin intensiv patentiert werden, die Patentlandschaft aber stark von China und einzelnen internationalen Akteuren geprägt ist. Europa tritt im globalen IP-Geschehen bislang nur punktuell hervor.

Der zweite Teil richtet den Blick nun auf zwei weitere Ebenen: zum einen auf Unternehmen und Start-ups, die Li-S-Batterien kommerzialisieren oder vorbereiten wollen, zum anderen auf geförderte Forschungsprojekte in Deutschland und Europa. Damit wird sichtbar, ob sich neben der Patentlandschaft auch in Forschung und Unternehmensaktivitäten eine Bewegung in Richtung Anwendung, Zellintegration und Industrialisierung abzeichnet – und welche Rolle Europa dabei einnimmt.

Industrialisierungsaktivitäten und Start-ups

Lithium-Schwefel-Batterien werden vor allem über drei Nutzenversprechen positioniert: eine höhere gravimetrische Energiedichte beziehungsweise geringeres Gewicht, potenziell niedrigere Materialkosten sowie eine geringere Abhängigkeit von Nickel, Kobalt und Graphit.

Geographisch ist die Kommerzialisierung nicht auf eine Region konzentriert, sondern global verteilt, wie Abb. 1 anhand ausgewählter Unternehmenssitze aktiver Li-S-Akteure zeigt. Die USA sind stark durch Start-ups und Anwendungen im Defense-, Space- und Spezialmarktumfeld vertreten, etwa Lyten, Zeta Energy, Solidion, NexTech, Sion Power und Conamix. In Europa finden sich relevante Material- und Zellansätze bei Theion, Alteva und Gelion Europe/Oxlid; hinzu kommen durch Lyten übernommene Northvolt-Assets in Schweden und Polen. Asien bleibt über CATL, LG Energy Solution, Samsung SDI, SVOLT und chinesische Akteure wie General New Energy (GNE) relevant. Öffentlich erscheint Li-S dort jedoch eher als Bestandteil breiterer Next-Generation-Portfolios und weniger als dominanter kurzfristiger Kommerzialisierungspfad.

Die Unternehmenslandschaft zeigt insgesamt ein heterogenes Bild. Während einige Akteure vor allem Material-, Coin-Cell- oder frühe Pouch-Cell-Ergebnisse kommunizieren, adressieren andere bereits konkrete Anwendungen in unbemannten Luftfahrzeugen (UAV), Verteidigung, Raumfahrt oder stationären Speichersystemen. Eine breit verfügbare, automotive-grade Li-S-Zelle für den Massenmarkt ist derzeit nicht erkennbar. Eine Übersicht über Einzelaktivitäten der Unternehmen ist in Tabelle 1 zusammengestellt.

Am weitesten in Richtung Industrialisierung scheint derzeit Lyten zu gehen. Das Unternehmen kommuniziert Auslieferungen für UAV-Anwendungen und baut parallel eine Fertigungsbasis auf. Dazu zählen eine geplante Li-S-Gigafactory in Nevada mit bis zu 10 GWh Jahreskapazität sowie übernommene Northvolt-Assets in Europa, darunter Batterie-Energiespeichersystem-Fertigung (BESS) in Polen und Zellfertigungs- beziehungsweise Forschungs- und Entwicklungskapazitäten in Schweden. Zugleich wird deutlich, dass die Qualifikation für Automobilanwendungen längere Zeiträume erfordert. Kurzfristig stehen daher eher Märkte mit kürzeren Validierungszyklen im Vordergrund, etwa UAV, Verteidigung, Datenzentren oder andere Spezialanwendungen.

Für den Pkw-Markt ist insbesondere die Kooperation von Zeta Energy und Stellantis relevant. Dort wird Li-S explizit als künftige Technologie für Elektrofahrzeuge (EV) adressiert, allerdings mit einem Zeithorizont bis etwa 2030. Dies spricht dafür, dass Li-S im Automobilbereich eher als mittelfristige Option nach weiterer Vorserienentwicklung verstanden wird und nicht als unmittelbare Serienchemie der nächsten zwei bis drei Jahre.

Daneben verfolgt eine größere Gruppe von Unternehmen technisch aktive, aber weniger weit industrialisierte Pfade. Solidion, Gelion, Theion, Alteva, Conamix, NexTech und GNE adressieren unterschiedliche Teile der Wertschöpfungskette – von Schwefelkathodenmaterialien und Elektrolyten über Zellkonzepte bis hin zu Verteidigungs- und Raumfahrt-Anwendungen. Die kommunizierten Kennwerte reichen von spezifischen Kapazitäten auf Schwefelbasis über mehrere hundert Wh/kg bis zu Roadmap-Zielen von 500 bis 1.000 Wh/kg auf Zellebene. Diese Angaben sind jedoch nur eingeschränkt vergleichbar, da sie sich auf unterschiedliche Ebenen beziehen können: Aktivmaterial, Coin-Cell, Pouch-Cell, Zelllevel oder strategische Zielwerte.

Die großen asiatischen Zellhersteller nehmen in diesem Bild eine andere Rolle ein. Bei CATL, LG Energy Solution und Samsung SDI erscheint Li-S derzeit eher als strategische Forschungs- oder Zukunftsoption denn als kurzfristiges Produktprogramm. LG Energy Solution hat 2026 eine Schwefelkathode in einer all-solid-state-Architektur demonstriert, Samsung SDI nennt Li-S unter anderem als Entwicklungsfeld für Urban Air Mobility (UAM) und leichte Anwendungen. CATL verfügt zwar über Aktivitäten und Schutzrechte im Umfeld von Li-S, kommuniziert hohe Energiedichten öffentlich jedoch stärker über alternative Ansätze wie die Condensed-Matter-Batterie.

Dies verweist auf einen strukturellen Unterschied zwischen Start-ups und etablierten Zellherstellern. Start-ups sind häufig stärker auf Li-S festgelegt und treiben die Technologie daher mit größerer strategischer Konsequenz voran. Große Zellhersteller verfügen zwar über erhebliche technologische und industrielle Kompetenzen, sind aber zugleich stark in bestehende Lithium-Ionen-Technologien, Festkörperbatterien, Produktionsanlagen und Kundenprogramme eingebunden. Li-S konkurriert daher nicht nur technologisch, sondern auch strategisch mit bereits aufgebauten Investitionspfaden.

Forschungsaktivitäten in Deutschland und Europa

Die Auswertung geförderter Li-S-Forschungsprojekte in Deutschland und Europa zeigt eine über den Zeitraum 2012 bis 2027 hinweg kontinuierliche, aber inhaltlich deutlich weiterentwickelte Forschungsaktivität. Das rechnerisch über die Projektlaufzeiten verteilte kombinierte Fördervolumen aus nationalen und europäischen Projekten steigt von wenigen Millionen Euro pro Jahr in den 2010er Jahren auf rund 10,5 Millionen Euro im Jahr 2025. Der europäische Beitrag setzt in der erfassten Datenbasis erst ab 2023 sichtbar ein. Dies kann auf eine spätere europäische Projektwelle hindeuten, kann aber auch mit der Suchmethodik und der Verfügbarkeit der erfassten Projektdaten zusammenhängen.

Der Rückgang der dargestellten Fördersummen nach 2025 ist nur eingeschränkt als tatsächlicher Rückgang der Forschungsaktivität zu interpretieren. Da im Datensatz nur Projekte bis etwa 2025/26 erfasst sind und die Budgets rechnerisch linear über die Projektlaufzeiten verteilt wurden, ist ein Auslaufen der Summen in den Folgejahren methodisch zu erwarten. Neue Projekte mit Start ab 2026 könnten das Fördervolumen entsprechend wieder erhöhen. Gleichwohl ist für Deutschland ab 2024 ein gewisser Knick in den erfassten Daten sichtbar, der nicht vollständig durch die Darstellungslogik erklärbar ist.

Inhaltlich lässt sich eine Verschiebung der Forschungsschwerpunkte erkennen. In der frühen Phase von etwa 2012 bis 2018 stand die Bearbeitung grundlegender Material- und Komponentenprobleme im Vordergrund. Dazu zählen insbesondere Polysulfid-Shuttle, Schwefelkathoden, Separatoren und Elektrolyte, Lithium-Metall-Anoden sowie Modellierung. Diese Phase war damit weniger durch unmittelbare Industrialisierung geprägt, sondern durch den Aufbau eines technologischen Verständnisses der zentralen Engpässe von Li-S-Batterien.

Zwischen 2019 und 2022 verlagerte sich der Fokus stärker auf Zellkonzepte, Anwendungen und erste Skalierungsfragen. Die Forschung blieb weiterhin materialnah, wurde aber zunehmend mit Zellarchitekturen, Pouch-Zellen, Herstellbarkeit sowie Anwendungen etwa in Luftfahrt- oder UAV-Kontexten verknüpft. Das Fördervolumen bewegte sich in diesem Zeitraum überwiegend zwischen rund 4,2 und 7,1 Mio. Euro pro Jahr. Inhaltlich markiert diese Phase den Übergang von der Bearbeitung einzelner Materialien und Komponenten hin zur Frage, wie diese in funktionsfähige Zellkonzepte überführt werden können.

Ab 2023 wird die Forschungslandschaft sichtbar anwendungs- und integrationsorientierter. Themen wie Gen-5-Batteriekonzepte, Festkörper- und Hybridansätze, Schutzschichten, Sensorik, Prozessskalierung und Pouch-Zellen treten stärker hervor. Insgesamt bleibt die Li-S-Forschung jedoch stark durch Material- und Komponentenfragen geprägt. Der Schwerpunkt liegt nicht mehr ausschließlich auf Grundlagen- oder Materialforschung, aber auch noch nicht durchgängig auf industrieller Zellfertigung. Neuere Projekte verknüpfen Kathoden, Elektrolyte, Lithium-Metall-Anoden und Grenzflächen zunehmend mit Zellintegration, Pouch-Zell-Formaten, Herstellprozessen und Validierung unter anwendungsnäheren Bedingungen.

Auch die Akteursstruktur verändert sich nur schrittweise. Über den gesamten Zeitraum ist ein stabiler Kern aus Fraunhofer-Instituten, Universitäten, Helmholtz-Zentren und weiteren außeruniversitären Einrichtungen erkennbar. Diese Akteure bilden die langfristige Forschungsbasis. Zugleich treten im Zeitverlauf stärker Unternehmen, Start-ups und anwendungsnahe Partner hinzu. Beispiele wie Theion oder Iolitec in Forschungskonsortien zeigen, dass Transferpfade zwischen öffentlich geförderter Forschung und industrieller Entwicklung angelegt sind. Dennoch entsteht der Eindruck, dass Forschung und industrielle Kommerzialisierung bislang noch vergleichsweise getrennte Ökosysteme bilden. Aus der geförderten Forschung heraus wurden bisher nur wenige größere Zellmuster oder klar industrienahe Prototypen sichtbar; auch Prozesstechnik und Prototypenproduktion stehen bislang weniger im Vordergrund als Material-, Komponenten- und Zellkonzeptentwicklung.

Bewegung in Richtung Anwendung, aber noch kein geschlossenes Industrialisierungsökosystem für Li-S-Batterien

Die gemeinsame Betrachtung von Patentaktivitäten (LINK), Unternehmenslandschaft und Forschungsprojekten zeigt ein konsistentes Bild: Lithium-Schwefel-Batterien bleiben eine relevante Hochenergie- und Post-Lithium-Ionen-Option, befinden sich aber weiterhin in einer technologisch und industriell offenen Entwicklungsphase.

Für Europa ergibt sich daraus ein ambivalentes Bild. Forschungsseitig sind deutliche Kompetenzen vorhanden, insbesondere bei Materialien, Elektrolyten, Grenzflächen, Modellierung und Zellkonzepten. Diese Kompetenzen schlagen sich bislang nur begrenzt in einer starken europäischen IP-Position oder einer klaren Roadmap zur Kommerzialisierung nieder. Damit wiederholt sich ein Muster, das aus anderen Batterietechnologien bekannt ist: In Deutschland und Europa wird intensiv geforscht, die Überführung in industrielle Wertschöpfung bleibt jedoch anspruchsvoll. Ein Grund dafür könnte sein, dass die Forschungsagenda häufig stärker aus der Wissenschaft heraus geprägt wird als aus einem geschlossenen industriellen Ökosystem mit klaren Produkt-, Kunden- und Produktionspfaden.

Die Übernahme von Northvolt-Aktivitäten durch Lyten kann vor diesem Hintergrund als relevanter Anknüpfungspunkt verstanden werden. Sie schafft einen europäischen Footprint für ein US-Unternehmen, das Li-S deutlich stärker als Kerngeschäft verfolgt als viele etablierte Zellhersteller. Ob daraus auch ein Transfer europäischer Forschungsergebnisse in industrielle Li-S-Aktivitäten entsteht, bleibt jedoch offen.

Die wahrscheinlichsten ersten Marktchancen liegen vermutlich nicht im unmittelbaren Massenmarkt für Pkw oder stationäre Speicher, sondern in Nischen mit besonders hohem Bedarf an gravimetrischer Energiedichte. Dazu zählen UAV, Luftfahrt-nahe Anwendungen, Raumfahrt und Verteidigung. Gerade der wachsende Verteidigungsmarkt, die Suche nach rohstoffärmeren Batterietechnologien und Fragen technologischer Souveränität könnten Li-S zusätzlichen Schub verleihen. In diesen Segmenten ist der Wettbewerbsdruck durch etablierte Lithium-Ionen-Technologien und künftige Festkörperbatterien möglicherweise geringer als im klassischen EV- oder BESS-Markt. Entscheidend wird sein, ob es gelingt, die vorhandenen europäischen Forschungskompetenzen stärker mit industriellen Akteuren, IP-Strategien und konkreten Abnehmermärkten zu verbinden.

Tabelle 1: Aktivitäten und technische KPI verschiedener Unternehmen mit Aktivitäten zu Li-S Batterien

Die verwendeten Daten stammen aus dem vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderten Forschungsprojekt BETSY (Förderkennzeichen 03XP0540B).