Batterieforschung am Fraunhofer ISI

Das Fraunhofer ISI ist seit über zehn Jahren auf dem Gebiet der Batterieforschung tätig. Der Technologieschwerpunkt unserer Batterieaktivitäten liegt auf Lithium-Ionen-Batterien. Ebenso werden alternative Batteriechemien und -systeme, die in den nächsten Jahren Marktreife erlangen könnten, kontinuierlich beobachtet und analysiert.

Die Forschungsfragen des Fraunhofer ISI im Bereich Batterie reichen von der Bewertung der Forschung und Entwicklung neuer Batterietechnologien im Labor über geeignete Förderstrategien bis hin zur Technologiekommerzialisierung, industriellen Produktion, Nutzung und schließlich Behandlung nach dem Lebensende.

Marktanalysen und Prognosen

Die Beschreibung und Analyse von Batteriemärkten ist seit mehr als zehn Jahren einer unserer Forschungsschwerpunkte. Dabei verfolgen wir nicht nur aufstrebende Märkte, sondern bewerten und prognostizieren auch deren zukünftige Entwicklung mit Hilfe unseres methodischen Instrumentariums.

Wir betreiben eine umfassende Datenbank, die die gesamte LIB-Wertschöpfungskette von den Materialien über die Anwendungen bis hin zum Recycling abdeckt. Um unsere Datenbank zu pflegen und zu verbessern, verfolgen wir kontinuierlich Lieferketten und Akteursnetzwerke bis hin zu regionalen Absatzmärkten für alle wichtigen Batterieanwendungen.

Unsere Datenbasis ermöglicht es uns, makroökonomische Forschungsfragen, z. B. zur globalen Ressourcenverfügbarkeit oder zu Investitionsströmen, zu beantworten sowie Geschäftsmodelle für bestimmte Branchen und Marktsegmente zu entwickeln und zu bewerten.

Weitere Informationen finden Sie in unseren jüngsten Veröffentlichungen.

Technologie-Roadmapping und Benchmarking

Neue Technologien und Innovationen entstehen an der Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie und damit genau dort, wo wir zu Hause sind. Dank unserer guten Vernetzung in der europäischen Forschungsszene und mit vielen mittelständischen und großen internationalen Unternehmen gelingt es uns, Technologietrends nicht nur aufzugreifen, sondern sie gleichzeitig anwendungsbezogen und marktgerecht zu bewerten.

Dazu veranstalten wir regelmäßig technologie- und anwendungsspezifische Expertenworkshops oder berechnen mit unseren mathematischen Modellen die Auswirkungen von technologischen Entwicklungen oder Substituten auf der Material-, Batteriezellen- oder Systemebene.

Unsere Technologie-Roadmaps, die im Rahmen der BMBF-Förderung entstanden sind, finden Sie im Bereich Publikationen.

Publikationen

  • Benchmarking International Battery Policies:

    Eine länderübergreifende Analyse der internationalen öffentlichen Batteriestrategien mit Fokus auf Deutschland, die EU, die USA, Südkorea, Japan und China

    Benchmarking International Battery Policies
    © Fraunhofer ISI

    Die Studie Benchmarking International Battery Policies: Eine länderübergreifende Analyse der internationalen öffentlichen Batteriestrategien mit Fokus auf Deutschland, die EU, die USA, Südkorea, Japan und China (nur in Englisch verfügbar) vergleicht die Batteriepolitik der führenden Länder in der Batterieforschung und -industrie. Der Bericht analysiert ihre politischen und technischen Ziele, Leistungsindikatoren und Förderstrategien mit Schwerpunkt auf Lithium-Ionen-, Festkörper- und alternativen Batterien und gibt einen Überblick über den Status quo und die Entwicklung der globalen Situation. 

    Lithium-Ion Battery Roadmap – Industrialization Perspectives Towards 2030

    Benchmarking International Battery Policies
    © Fraunhofer ISI

    Die Roadmap zu Lithium-Ionen-Batterien (nur in Englisch verfügbar) konzentriert sich auf die Skalierungsaktivitäten der Batterieindustrie bis 2030 und betrachtet mögliche technologische Optionen, Ansätze und Lösungen für die Bereiche Materialien, Zellen, Produktion, Systeme und Recycling. In der Studie werden insbesondere drei Trends untersucht: Die Produktion von leistungsoptimierten, kostengünstigen und nachhaltigen Batterien.

    A Roadmap for Solid-State Batteries

    Scan Online-Veröffentlichung Elsevier: A forecast on future raw material demand and recycling potential of lithium-ion batteries in electric vehicles

    Festkörperbatterien werden als sinnvolle Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten betrachtet. Auf der Grundlage einer Analyse aller Materialien und Konzeptoptionen wird eine Roadmap für Festkörperbatterien (nur in Englisch verfügbar) vorgestellt, die sich sowohl auf eine Literaturübersicht als auch auf Expertenmeinungen stützt. Diverse Zellkonzepte mit unterschiedlichen Festelektrolyten können bis zur Marktreife entwickelt werden, wobei es noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Produktionswege, der Sicherheit und der Kosten gibt. Als eine der Schlüsselentwicklungen scheint es, dass hybride Material- und Zellkonzepte auf dem Weg zur Kommerzialisierung besonders erfolgreich sein können.

    Umfeldbericht Natrium-Ionen-Batterien 2023:

    Status Quo und Perspektiven entlang einer zukünftigen Wertschöpfungskette

    Umfeldbericht Natrium-Ionen-Batterien 2023: Status Quo und Perspektiven entlang einer zukünftigen Wertschöpfungskette
    © Fraunhofer ISI / Marius C. Merkel

    Der Umfeldbericht Natrium-Ionen-Batterien 2023: Status Quo und Perspektiven entlang einer zukünftigen Wertschöpfungskette stellt aktuelle technologische Entwicklungen und Herausforderungen zu SIB von den Aktivmaterialien über die Zellfertigung bis hin zu den ersten Anwendungen dar. Im Bericht werden im Detail industrielle Entwicklungen in Europa und Asien diskutiert und Prognosen für die SIB-Produktion und Anwendungsmärkte dargestellt. Die Studie ist eine Gemeinschaftsarbeit der Fraunhofer ISI, Fraunhofer IPT, Fraunhofer FFB und des PEM der RWTH Aachen.

    Alternative Battery Technologies Roadmap 2030+

    Alternative Battery Technologies Roadmap 2030+
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Roadmap zu alternativen Batterietechnologien (nur in Englisch verfügbar) befasst sich mit Potenzialen und Herausforderungen alternativer Batterietechnologien. Es werden vielversprechende Metall-Ionen-, Metall-Schwefel-, Metall-Luft- und Redox-Flow-Batterien anhand technischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte für den Zeitraum bis 2045 bewertet. Die Roadmap zeigt: Alternative Batterietechnologien bieten zwar nicht die gleiche umfassende Passfähigkeit wie Lithium-Ionen-Batterien, besitzen jedoch hohes Potenzial beispielsweise für mehr Nachhaltigkeit oder geringere Kosten und können Lithium-Ionen-Batterien in bestimmten Anwendungen ergänzen oder sogar ersetzen. Für einen Markteintritt oder die Verbreitung müssen jedoch bei vielen der betrachteten Technologien noch eine Reihe von Herausforderungen überwunden werden.

  • Lithium-Ion Battery Roadmap – Industrialization Perspectives Towards 2030

    Benchmarking International Battery Policies
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Roadmap zu Lithium-Ionen-Batterien (nur in Englisch verfügbar) konzentriert sich auf die Skalierungsaktivitäten der Batterieindustrie bis 2030 und betrachtet mögliche technologische Optionen, Ansätze und Lösungen für die Bereiche Materialien, Zellen, Produktion, Systeme und Recycling. In der Studie werden insbesondere drei Trends untersucht: Die Produktion von leistungsoptimierten, kostengünstigen und nachhaltigen Batterien.

    Alternative Battery Technologies Roadmap 2030+

    Alternative Battery Technologies Roadmap 2030+
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Roadmap zu alternativen Batterietechnologien (nur in Englisch verfügbar) befasst sich mit Potenzialen und Herausforderungen alternativer Batterietechnologien. Es werden vielversprechende Metall-Ionen-, Metall-Schwefel-, Metall-Luft- und Redox-Flow-Batterien anhand technischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte für den Zeitraum bis 2045 bewertet. Die Roadmap zeigt: Alternative Batterietechnologien bieten zwar nicht die gleiche umfassende Passfähigkeit wie Lithium-Ionen-Batterien, besitzen jedoch hohes Potenzial beispielsweise für mehr Nachhaltigkeit oder geringere Kosten und können Lithium-Ionen-Batterien in bestimmten Anwendungen ergänzen oder sogar ersetzen. Für einen Markteintritt oder die Verbreitung müssen jedoch bei vielen der betrachteten Technologien noch eine Reihe von Herausforderungen überwunden werden.

    Solid-State Battery Roadmap 2035+

    Energiespeicher-Roadmap 2017
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Feststoffbatterie-Roadmap Solid-State Battery Roadmap 2035+ (nur in Englisch verfügbar) betrachtet ein weites Spektrum von der Material-, Komponenten- und Zell- bis hin zur Anwendungsebene. Darin werden bestehende sowie neueste Forschungserkenntnisse kritisch bewertet und die Entwicklungspotenziale von Feststoffbatterien mit denen etablierter Lithium-Ionen-Batterien für den Zeitraum der kommenden 10 Jahre verglichen. Die Roadmap zeigt: Feststoffbatterien haben viel Potenzial, müssen ihre Kommerzialisierbarkeit aber in den kommenden fünf Jahren unter Beweis stellen.

    Energiespeicher-Roadmap (update 2017)

    Hochenergie-Batterien 2030+ und Perspektiven zukünftiger Batterietechnologien

    Energiespeicher-Roadmap 2017
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Energiespeicher-Roadmap 2017 aktualisiert alle bislang erarbeiteten Roadmaps. Sie widmet sich den Herausforderungen für Forschung und Entwicklung (FuE) von Hochenergie-Batterien, für welche derzeit weltweit massiv Zellproduktionskapazitäten ausgebaut werden. Zudem zeigen Langfristpotenziale für alternative Batterietechnologien auf, ob und welche Technologien jenseits 2030 in den Markt kommen könnten.

    Gesamt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030

    Gesamt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Gesamt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030 aktualisiert und integriert die in 2010 und 2012 erschienene Technologie- und Produkt-Roadmap. Sie gibt einen umfassenden Überblick über den Stand und die Entwicklungspotenziale von Lithium-Ionen-Batterien für elektromobile und stationäre Anwendungen und bildet somit eine Klammer um die parallel erscheinenden Roadmaps »Energiespeicher für die Elektromobilität« und »Stationäre Energiespeicher«. Es werden die bis 2030 erwarteten Entwicklungen der Lithium-Ionen-Batterietechnologie und alternativer bzw. konkurrierender Energiespeicherlösungen skizziert und Abhängigkeiten zwischen Technologien für elektromobile und stationäre Anwendungen aufgezeigt. Langzeit-Szenarien bis 2050 erlauben es, Fragen der Rohstoffverfügbarkeit, des Einflusses technischen Fortschritts der Lithium-Ionen-Batterie sowie Marktveränderungen modellgestützt zu berücksichtigen.

    Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030

    Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    In der Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030 aus dem Jahr 2010 wurden die technologischen Entwicklungen bei Lithium-Ionen-Batterien von der Material- und Komponentenebene bis hin zu Zelltypen sowie komplementären und konkurrierenden Technologien inhaltlich erfasst und für den Zeitraum bis 2030 abgeschätzt. Die Roadmap hat grundsätzlich hinsichtlich der Aussagen und Zeiträume auch bis 2015 ihre Gültigkeit behalten und ist nunmehr auf System und Anwendungsebene anschlussfähig gemacht und ausdifferenziert worden.

    Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030

    Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030 aus dem Jahr 2012 zeigt für ein breites Spektrum von Anwendungen wie Elektro-Zweiräder, Hybrid- oder rein batterieelektrisch angetriebene Elektrofahrzeuge, Kleintransporter, Nutzfahrzeuge oder dezentrale und zentrale stationäre Anwendungen die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten und jeweils spezifischen Anforderungen an Lithium-Ionen-Batterien. Die Roadmap gilt weiterhin und ist hinsichtlich ihres Anwendungsspektrums mit der »Gesamt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030« nunmehr quantifiziert worden.

    Gesamt-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030

    Gesamt-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Gesamt-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030 fokussiert BEV, PHEV und HEV. Gegenüber der Perspektive der Anforderungen an Elektrofahrzeuge und deren künftigen Entwicklung werden hier die konkreten Entwicklungspotenziale von Lithium-Ionen-Batterien und zukünftiger Generationen von elektrochemischen Energiespeichern beleuchtet. Damit verbindet die Roadmap die Technologie- und Produkt-Roadmap, indem die wahrscheinlichsten Entwicklungspfade von der Zell- und Systemebene bis in die Fahrzeugintegration aufgezeigt werden. Es werden Entwicklungen identifiziert, welche entsprechend für HEV, PHEV und BEV Potenziale aufweisen. Die Zeitpunkte, zu denen alle Anforderungen bzw. Herausforderungen technisch erreichbar sind und ein Technologiewechsel stattfinden könnte, werden identifiziert und detailliert diskutiert.

    Technologie-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030

    Technologie-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    In der Technologie-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030 aus dem Jahr 2012 werden wesentliche Entwicklungspfade zukünftiger Batteriesysteme sowie deren Leistungsdaten und Schlüsselparameter, wie insbesondere Lebensdauer, Qualität und Sicherheit, quantifiziert und plausibel dargestellt. Der Fokus der Roadmap liegt auf der Betrachtung zentraler Energiespeichertechnologien, welche für den Einsatz in Elektrofahrzeugen, genauer Plug-in Hybridfahrzeugen (PHEV) und rein batterieelektrisch angetriebener Elektrofahrzeuge (BEV) zukünftig als aussichtsreich gelten.

    Produkt-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030

    Produkt-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Produkt-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030 berücksichtigt BEV, PHEV und HEV, allesamt als Innovationstreiber für die Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie mit den höchsten Anforderungen insbesondere an Energiedichte und Kosten der Batterien. BEV stellen den mit Abstand wichtigsten Markt für Hochenergie-Lithium-Ionen-Batteriezellen dar. Gegenüber heute mehrheitlich kostenoptimierten Modellen zeigt die Roadmap einen Weg für eine reichweitenoptimierte und bezahlbare Elektromobilität für die kommenden 10 bis 20 Jahre auf. Dazu werden auch fördernde und hemmende Rahmenbedingungen in diesem Zeitraum identifiziert und diskutiert.

    Gesamt-Roadmap Stationäre Energiespeicher 2030

    Gesamt-Roadmap Stationäre Energiespeicher 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    In der Gesamt-Roadmap Stationäre Energiespeicher 2030 wird das Technologieangebot aus der Technologie-Roadmap ausgewählten Anwendungen bzw. Geschäftsmodellen aus der Produkt-Roadmap gegenübergestellt, in welchen die Lithium-Ionen-Batterie aktuell bzw. kurz- bis mittelfristig eingesetzt wird oder werden kann. Gegenüber der heute eingesetzten Referenztechnologie werden Substitutionsszenarien entwickelt, welche aufzeigen, wann eine alternative Technologie eine Verbesserung gegenüber dem jeweiligen Status quo erzielen. Betrachtet werden (1.) dezentrale, netzgekoppelte PV-Batteriesysteme zur Eigenbedarfsoptimierung, (2.) die Multi-purpose Eigenbedarfsoptimierung mit größeren Speichern gemeinsam mit dem Peak shaving sowie weiterhin (3.) die Direktvermarktung Erneuerbarer Energien (auf der Erzeugungs- bzw. Netzseite, z. B. in Inselnetzen) und (4.) die Regelleistung. Bei den betrachteten Technologien zeichnet sich ein differenziertes Bild ab, in welchem ganz unterschiedliche technische Lösungen attraktiv sind.

    Technologie-Roadmap Stationäre Energiespeicher 2030

    Technologie-Roadmap Stationäre Energiespeicher 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Technologie-Roadmap Stationäre Energiespeicher 2030 betrachtet ausgehend von heutigen Referenztechnologien in acht Klassen von Speichergrößen und typischen Lade- und Entladezeiten, welche Technologieentwicklungen alternativ bis zum Jahr 2030 in Aussicht stehen. Hinsichtlich ihrer Eigenschaften werden mit der Blei-Säure-Batterie als Referenz, Lithium-basierten und Redox-Flow-Batterien drei Technologien zu drei verschiedenen Zeitpunkten (aktuell, kurzfristig und mittel-/langfristig) bewertet.

    Produkt-Roadmap stationäre Energiespeicher 2030

    Produkt-Roadmap Stationäre Energiespeicher 2030
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Die Produkt-Roadmap stationäre Energiespeicher 2030 geht auf mögliche Anwendungen, Produkte bzw. Geschäftsmodelle für die in der Technologie-Roadmap dokumentierten Technologien ein und unterteilt dabei die Lokale (privat, gewerblicher Besitz), Verteilnetz- sowie Übertragungsnetzebene. Dazu werden Rahmenbedingungen diskutiert, welche fördernd für oder hemmend auf die Nachfrage nach elektrochemischen Energiespeichern wirken können. Anhand drei spezifischer Anwendungsfälle, (1.) der dezentralen, netzgekoppelten Photovoltaik (PV)-Batteriesysteme (On-Grid-PV) zur Eigenbedarfsoptimierung, (2.) der Eigenbedarfsoptimierung mit größeren Speichern (Campus/Gewerbe/Industrie) sowie (3.) dem industriellen Peak Shaving werden Anforderungen an die Leistungsparameter einer technischen Lösung identifiziert.

  • Entwicklungsperspektiven für Lithium-Ionen-Batterie Zellformate

    Development_perspectives_for_ly_cell_formats
    © Fraunhofer ISI

    Analyse der Entwicklungspotenziale für LIB-Batteriezellformate im Hinblick auf Aktivmaterialien, Zelldesign, Zellherstellung und Zellsicherheit. Update 2022. (nur in Englisch verfügbar)

    VDMA Roadmap Batterie-Produktionsmittel 2030 – Update 2023

    VDMA Roadmap Batterie-Produktionsmittel 2030 – Update 2023
    © VDMA Batterieproduktion

    Die VDMA Roadmap Batterie-Produktionsmittel 2030 (Update 2023) adressiert die Weiterentwicklung der Produktionstechnik. Die Roadmap fand seit ihrer Erstveröffentlichung 2014 weltweit Beachtung, viele Vorschläge wurden aufgegriffen und implementiert. Der zielorientierte Dialog zwischen Batterieproduzenten, Produktionsforschung und dem Maschinen- und Anlagenbau wurde fortgeführt, auch unter Einbeziehung der Erfahrung mit ausländischen Kompetenzträgern.

    VDMA Roadmap Batterie-Produktionsmittel 2030 – Update 2020

    VDMA Roadmap Batterie-Produktionsmittel 2030 – Update 2020
    © VDMA Batterieproduktion

    Die VDMA Roadmap Batterieproduktionsmittel 2030 (Update 2020) adressiert die Weiterentwicklung der Produktionstechnik. Es werden zukünftige Anforderungen an den Batteriemaschinenbau diskutiert sowie Lösungsansätze des Maschinen- und Anlagenbaus formuliert. In insgesamt 14 Technologiekapiteln wurden Red Brick Walls identifiziert und entsprechend des aktuellen Stands der Technik diskutiert.

    Die Roadmap baut auf den 2014, 2016 und 2018 erschienenen Veröffentlichungen auf.

    VDMA Roadmap Batterieproduktionsmittel 2030 – Update 2018

    VDMA Roadmap Batterie-Produktionsmittel 2030 – Update 2018
    © VDMA Batterieproduktion

    Die VDMA Roadmap Batterieproduktionsmittel 2030 (Update 2018) adressiert die Weiterentwicklung der Produktionstechnik. Es werden zukünftige Anforderungen an den Batteriemaschinenbau diskutiert sowie Lösungsansätze des Maschinen- und Anlagenbaus formuliert.

    Die Roadmap baut auf den 2014 und 2016 erschienenen Veröffentlichungen auf.

    VDMA Roadmap Batterieproduktionsmittel 2030 – Update 2016

    © VDMA Batterieproduktion

    Die VDMA Roadmap Batterieproduktionsmittel 2030 (Update 2016) adressiert die Weiterentwicklung der Produktionstechnik. Es werden zukünftige Anforderungen an den Batteriemaschinenbau diskutiert sowie Lösungsansätze des Maschinen- und Anlagenbaus formuliert. In insgesamt 14 Technologiekapiteln wurden Red Brick Walls identifiziert und entsprechend des aktuellen Stands der Technik diskutiert.

    Die Roadmap baut auf die 2014 erschienene Veröffentlichung auf.

     

  • Umfeldbericht Natrium-Ionen-Batterien 2023:

    Status Quo und Perspektiven entlang einer zukünftigen Wertschöpfungskette

    Umfeldbericht Natrium-Ionen-Batterien 2023: Status Quo und Perspektiven entlang einer zukünftigen Wertschöpfungskette
    © Fraunhofer ISI / Marius C. Merkel

    Der Umfeldbericht Natrium-Ionen-Batterien 2023: Status Quo und Perspektiven entlang einer zukünftigen Wertschöpfungskette stellt aktuelle technologische Entwicklungen und Herausforderungen zu SIB von den Aktivmaterialien über die Zellfertigung bis hin zu den ersten Anwendungen dar. Im Bericht werden im Detail industrielle Entwicklungen in Europa und Asien diskutiert und Prognosen für die SIB-Produktion und Anwendungsmärkte dargestellt. Die Studie ist eine Gemeinschaftsarbeit der Fraunhofer ISI, Fraunhofer IPT, Fraunhofer FFB und des PEM der RWTH Aachen.

    Umfeldbericht zum europäischen Innovationssystem Batterie 2022

    Umfeldbericht zum europäischen Innovationssystem Batterie 2022
    © Fraunhofer ISI / Marius C. Merkel

    Der Umfeldbericht gibt einen Überblick über die Situation von drei wichtigen Branchengruppen im Innovationssystem Batterie in Europa: Materialherstellung und Recycling, Maschinen- und Anlagenbau, Zellherstellung. Im Bericht werden aktuelle Herausforderungen dargestellt und das F&E-Angebot der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB gegenübergestellt.

    Batteriespeicher in Netzen – Schlussbericht 2021

    Berichterstattung 2021 zum Gesetz zur Bevorrechtigung der Verwendung elektrisch betriebener Fahrzeuge (EmoG)

    Consentec; Fraunhofer ISI; Stiftung Umweltenergierecht (2022): Batteriespeicher in Netzen.Schlussbericht im Auftrag des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).

    Berichterstattung 2021 zum Elektromobilitätsgesetz (EmoG)

    Gesetz zur Bevorrechtigung der Verwendung elektrisch betriebener Fahrzeuge (EmoG) – Berichterstattung 2021

    Berichterstattung 2021 zum Gesetz zur Bevorrechtigung der Verwendung elektrisch betriebener Fahrzeuge (EmoG)

    Die Berichterstattung zum Elektromobilitätsgesetz (EmoG) begleitet das durch die deutsche Bundesregierung erlassene „Gesetz zur Bevorrechtigung der Verwendung elektrisch betriebener Fahrzeuge“ (kurz Elektromobilitätsgesetz bzw. EmoG). Dabei zeigt der Bericht Hintergründe des Gesetzes auf, verweist auf den Status Quo von Elektromobilität in Deutschland und diskutiert die konkrete Umsetzung sowie Handlungsempfehlungen für die Zukunft.

    Energiespeicher-Monitoring 2018

    Energiespeicher-Monitoring 2018
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Das Update der Energiespeicher-Monitoring-Studie 2018 zeigt: China hat sich zwischen 2016 und 2018 zum Leitanbieter für Batterien und zum Leitmarkt für Batterien und Elektromobilität entwickelt.

     

    Energiespeicher-Monitoring 2016

    Energiespeicher-Monitoring 2016
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Das Energiespeicher-Monitoring-Update 2016 umfasst 30 Einzelindikatoren verteilt auf die Kategorien Nachfrage, Marktstrukturen, Industrie sowie Forschung und Technologie. Das Energiespeicher-Monitoring 2016 ist somit direkt mit dem Energiespeicher-Monitoring 2014 vergleichbar.

    Energiespeicher-Monitoring 2014

    Energiespeicher-Monitoring 2014
    © Fraunhofer ISI / Heyko Stöber

    Das Energiespeicher-Monitoring 2014 umfasst 30 Einzelindikatoren verteilt auf die Kategorien Nachfrage, Marktstrukturen, Industrie sowie Forschung und Technologie.

  • Recycling von Lithium-Ionen-Batterien:

    Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau

    Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau
    © IMPULS-Stiftung

    Die vorliegende Studie Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau zielt auf die Quantifizierung dieser sekundären Effekte einer europäischen Recyclingindustrie. Dazu wurde ein Marktmodell des Fraunhofer ISI genutzt, um Prognosen für das Wachstum eines europäischen Batterierecyclingmarktes abzuleiten. Die Effekte für den Maschinen- und Anlagenbau wurden auf Grundlage von Interviewergebnissen mit Batterierecycling- und Anlagenexperten quantifiziert.

    Sustainability pathways in a future European battery ecosystem

    Präsentation auf den Dresdner Batterietagen 2023, 26. September 2023, Dresden

    Dresden Battery Days 2023
    © Fraunhofer ISI

    Die Batterieindustrie strebt nach Nachhaltigkeit, um Umweltauswirkungen zu minimieren und soziale Verantwortung zu übernehmen. In Europa wird Nachhaltigkeit durch ein stabiles und wachsendes Batterie-Ökosystem angestrebt, inklusive Zugang zu Rohstoffen und technologischer Unabhängigkeit. Es gibt Bemühungen, die Produktion in Europa zu lokalisieren, europäische Rohstoffvorkommen zu nutzen und neue Vorschriften umzusetzen. Dennoch ist Europa noch stark von nicht-europäischen Quellen abhängig, was nachhaltigere Lösungen erfordert. (nur in Englisch verfügbar)

    Sustainability pathways in a future European battery ecosystem

    Batteriestandort auf Klimakurs

    Batteriestandort auf Klimakurs
    © Agora Verkehrswende

    Inhalt sind die "Perspektiven einer klimaneutralen Batterieproduktion für Elektromobilität in Deutschland". Dabei wird versucht, trotz schlechter Datenverfügbarkeit, ein möglichst umfangreiches Bild über die Produktionsprozesse bei der Zellherstellung zu geben.

    Batteriestandort auf Klimakurs

  • Scan Online-Veröffentlichung Elsevier: A forecast on future raw material demand and recycling potential of lithium-ion batteries in electric vehicles

    A Roadmap for Solid-State Batteries 

    Festkörperbatterien werden als sinnvolle Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten betrachtet. Auf der Grundlage einer Analyse aller Materialien und Konzeptoptionen wird eine Roadmap für Festkörperbatterien vorgestellt, die sich sowohl auf eine Literaturübersicht als auch auf Expertenmeinungen stützt. Diverse Zellkonzepte mit unterschiedlichen Festelektrolyten können bis zur Marktreife entwickelt werden, wobei es noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Produktionswege, der Sicherheit und der Kosten gibt. Als eine der Schlüsselentwicklungen scheint es, dass hybride Material- und Zellkonzepte auf dem Weg zur Kommerzialisierung besonders erfolgreich sein können. (nur in Englisch verfügbar)

    Scan Online-Veröffentlichung Elsevier: A forecast on future raw material demand and recycling potential of lithium-ion batteries in electric vehicles

    A forecast on future raw material demand and recycling potential of lithium-ion batteries in electric vehicles

    Die Studie konzentriert sich auf die künftige Nachfrage nach den Kathodenrohstoffen Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan für Elektrofahrzeugbatterien unter Berücksichtigung verschiedener Technologie- und Wachstumsszenarien. Je nach Wachstums- und Technologieszenario übersteigt die künftige Nachfrage im Jahr 2040 nach Lithium und Kobalt die heutige Produktion um das bis zu Achtfache. Nickel übersteigt in einem Szenario die heutige Produktion. Bei Mangan bleibt die künftige Nachfrage im Jahr 2040 weit unter der heutigen Produktion. (nur in Englisch verfügbar)

    Trends in Automotive Battery Cell Design: A Statistical Analysis of Empirical Data

    Die Studie beschreibt Designtrends zu Li-Ionen-Batterien von der Pack- bis zur Elektrodenebene auf der Grundlage empirischer Daten, einschließlich Pack-Energie, Zellkapazität, äußere Zellabmessungen und -formate, Energiedichte, spezifische Energie und Elektrodeneigenschaften, wie z. B. Auswahl des Aktivmaterials, Porositäten und Schichtdicken. Die nach Marktanteilen gewichteten Ergebnisse deuten auf mehrere Trends hin, wie z. B. (1) zunehmende Zellabmessungen, (2) zunehmende Differenzierung zwischen Hochenergie oder kostengünstigen Kathoden- und Anodenmaterialien und (3) zunehmende Zellenenergie. (nur in Englisch verfügbar)

Projekte und Referenzen

Zu unseren Kunden zählen nationale und internationale Unternehmen aus den Bereichen Material- und Bauteilherstellung, Anlagenbau, Zellproduktion, Batterieanwendung sowie Recycling.

Im Rahmen von öffentlich geförderten Forschungsprojekten arbeiten wir für Bundesministerien wie das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF, das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK, das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur BMVI oder für Einrichtungen der Europäischen Kommission.

Presse- und Medienauftritte

Batterie-Update

Im Batterie-Update begleiten Forschende des Fraunhofer ISI aktuelle Debatten und Fragen rund um Batterieforschung, -produktion und -entwicklung. Entlang der gesamten Batteriewertschöpfungskette – also von Rohstoffen über Komponenten, die Batteriezelle und Batteriemärkte bis hin zum Recycling – werden relevante Themen aufgegriffen und kritisch diskutiert.

Abbrechen
  • Feststoffbatterien: Publikationen nach Herkunft der Autor:innen und angekündigte Zellproduktionskapazitäten nach Standort
    © Fraunhofer ISI

    Feststoffbatterien (Solid-state batteries, SSB) werden immer wichtiger: Fast alle namhaften OEM nennen die Technologie in ihren Entwicklungsroadmaps, teilweise mit recht konkreten Zeitpunkten für die Implementierung. Doch haben SSB bereits die nötige technologische Reife für die Einführung im Automobilmarkt erreicht? Noch immer finden sich neben den Kommerzialisierungsankündigungen der Hersteller auch Berichte aus der Forschung und Entwicklung, die nach wie vor auf große Herausforderungen auf dem Weg zum Massenprodukt schließen lassen.

    mehr Info
  • Vergleich alternativer Batterietechnologien: Technologiereife, Marktpotenzial und Nachhaltigkeitsvorteile
    © Fraunhofer ISI

    Die weltweit steigende Nachfrage nach Batterien wird derzeit zum Großteil durch Lithium-Ionen-Batterien gedeckt. Aufgrund von geopolitischen Abhängigkeiten und Ressourcenverfügbarkeiten geraten allerdings zunehmend alternative Batterietechnologien in den Fokus. Welche Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie können die steigende Nachfrage bedienen, die Rohstoffsituation entspannen und geopolitische Abhängigkeiten verringern? Wie können Lieferketten so aufgebaut werden, dass in Europa ein resilientes und technologiesouveränes Batterie-Ökosystem entstehen kann? Und welche Rolle spielen Natrium-Ionen-Batterien, die in Asien bereits in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen?

    mehr Info
  • Feststoffbatterie-Roadmap mit unterschiedlichen Zellkonzepten und ihrem voraussichtlichen Beginn der industriellen Pilotproduktion
    © Thomas Schmaltz, Felix Hartmann, Tim Wicke, Lukas Weymann, Christoph Neef und Jürgen Janek (2023): A Roadmap for Solid-State Batteries; in: Advanced Energy Materials (Volume 13, Issue 43/2023) herausgegeben von Wiley-VCH GmbH

    Feststoffbatterien gelten als vielversprechende Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien. Unterschiedliche Materialien stehen dabei für die verschiedenen Komponenten zur Auswahl. Welche könnten in Zukunft in (hybriden) Zellkonzepten erfolgreich kommerzialisiert werden?

    mehr Info
  • Spotmarkt-Preisentwicklung für Co, Li2CO3 und LiOH sowie Anzahl und Zeitpunkt öffentlich gemachter Liefervertragsabschlüsse
    © Fraunhofer ISI

    Die Preise für wichtige Batterierohstoffe waren in den vergangenen zwei Jahren enormen Schwankungen unterlegen und haben dem Trend sinkender Batteriezellkosten ein – zumindest vorübergehendes – Ende gesetzt. In diesem Beitrag seines Batterie-Updates zeigt das Fraunhofer ISI, welche Rolle die Ausgestaltung von Lieferverträgen bei der Preisgestaltung spielt und wie sich die Veränderungen bei den Rohmaterialpreisen auf die Kosten unterschiedlicher Lithium-Ionen-Batterietechnologien auswirken.

    mehr Info
  • Globale Produktion von Zellen mit LFP- und NMC-/NCA-Kathodenmaterial zwischen 2022 und 2030
    © Fraunhofer ISI

    Die Kathode ist eine zentrale Komponente einer Lithium-Ionen Batteriezelle und beeinflusst maßgeblich deren Kosten, Energiedichte – also relative Speicherfähigkeit –, und Sicherheit. Bei der Wahl der Kathodenaktivmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien dominieren aktuell zwei Materialien: Lithiumeisenphosphat (LFP), das verhältnismäßig kostengünstig ist, und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) bzw. Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA), welche durch eine höhere Energiedichte, also Speicherfähigkeit von elektrischer Energie, im Markt überzeugen. Unsere Analyse zeigt, wo auf der Welt bis wann wie viel von welchem Kathodenmaterial in der Batterieproduktion zum Einsatz kommen wird.

    mehr Info
  • Im Rahmen des Forschungsprojekts »BetterBat« wurde eine Open-Source-Zelldatenbank für Lithium-Ionen-Batterien und deren technische Spezifikationen veröffentlicht. Die Datenbank enthält bereits mehr als 300 verschiedene Zelltypen verschiedener Hersteller und wird kontinuierlich aktualisiert. Industrie und Forschungseinrichtungen können die Datenbank als Benchmark frei nutzen.

    mehr Info
  • Anteile der weltweiten Produktion von Anoden, Kathoden, Elektrolyt und Separatoren
    © Fraunhofer ISI

    Es ist bekannt, dass ein Großteil der Batteriezellfertigung in Asien stattfindet, genauer in China, Korea und Japan. Oft geht aber unter, dass diese Marktvorherrschaft bei vorgelagerten Produktionsschritten der Batterieherstellung noch deutlicher ist. Mehr als 90 Prozent der Hauptausgangsmaterialien einer Batteriezelle (also Anode, Kathode, Separator und Elektrolyt) kommen aus diesen drei Ländern.

    mehr Info