Akkuforschung 2020: In Zukunft gibt es spottbillige Akkus in riesigen Mengen

In der Akkutechnik war 2020 ein fantastisches Jahr. Wie sind die Akkus so billig geworden? Und geht das so weiter?

Eine Analyse von Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 29. Dezember 2020, 8:00 Uhr

Massenfertigung in Höchstgeschwindigkeit wird die Zukunft der Akkus sein. (Bild: Tesla)

Die heutige Akkutechnik wirkt aus der Sicht von 2010 wie reine Science-Fiction. Damals kosteten Akkuzellen noch etwa 1.000 Euro pro Kilowattstunde. 2020 war Massenfertigung für rund 100 Euro/kWh nicht nur möglich, sondern normal. Die tiefsten Preise lagen sogar bei 66 Euro/kWh und das Preisniveau soll weiter sinken. Vorbei die Zeiten, als 200 Kilometer Reichweite für ein E-Auto gut genug sein mussten, damit der Akku nicht zu teuer wird.

Es klingt fast unglaublich, aber während sich die Preise halbieren, sollen Energiedichte und Leistung durch bessere Technik immer noch besser werden. Ein Blick auf den Anteil der reinen Rohstoffkosten zeigt außerdem, dass selbst bei 50 Euro/kWh noch längst nicht Schluss ist. Akkus sind auf dem besten Weg vom teuren technologischen Flaschenhals der Elektromobilität zur langweiligen, billigen Massenware. Fast nichts könnte aufregender sein, besonders wenn man Akkus braucht.

Schon 100 Euro/kWh galten für Lithium-Ionen-Akkus lange als völlig unerreichbar wegen der hohen Herstellungskosten. Aber zuletzt haben sich die Kosten trotzdem alle drei Jahre halbiert. Dabei ging kaum eine Firma so offen mit ihren Entwicklungsplänen um wie Tesla. Das ist allerdings keine hohe Hürde in der eher verschlossenen Branche.

Kostensenkung statt Akku-Revolution

Telsa will etwa in den neuen Fabriken auf riesige Trockenöfen in der Fertigung verzichten können, indem das Kathodenmaterial trocken aufgetragen und mit heißen Walzen nur zum Schmelzen gebracht wird. Chemische Prozesse sollen vereinfacht und die Durchführung des ersten Ladeprozesses automatisiert werden. Alle Anlagen sollen schneller laufen. Besser konstruierte, größere Zellen sollen weniger Material verbrauchen und mehr Speicherkapazität pro Zelle vom Band laufen lassen. Umständliche Schweißprozesse sollen vermieden werden.

Trotzdem enttäuschte Teslas Präsentation am Battery Day einige Beobachter und Fans, die mit revolutionären Änderungen in der Batteriechemie rechneten. Aber diese Revolution blieb weitgehend aus. Für alle Hersteller, nicht nur Tesla, ist die Kostenreduktion durch kleineren Produktionsaufwand wichtiger als maximale Energiedichte und Leistung.

Die Rohstoffe sind nur ein Bruchteil der Kosten

Nach Teslas Angaben vom Battery Day sind von den geschätzten 100 Euro pro kWh derzeit rund 80 Euro reine Herstellungskosten und keine Rohstoffe. Dort muss die meiste Entwicklungsarbeit getan werden. Wenn die Entwicklung wie geplant verläuft, kostet die Herstellung der Hochleistungszellen im Jahr 2025 noch rund 35 Euro/kWh und etwa 15 Euro/kWh auf die Rohstoffe. Davon sind 3 bis 7 Euro Lithium und etwa 12 Euro Nickel, immer abhängig von den aktuellen Rohstoffpreisen, die aber bei Engpässen sehr schnell und sehr stark steigen können. Nicht umsonst will Tesla eigenes Lithium abbauen.

Längst wird an Natrium-Ionen-Akkus geforscht, die ohne Lithium und Nickel auskommen - inzwischen mit großem Erfolg. Das bedeutet aber nicht, dass diese dann für 35 Euro/kWh hergestellt werden können. Aktuell hätten die Akkus nur etwas mehr als die halbe Energiedichte und so würde der einfache Ersatz von Kathode und Anode eher auf 60 Euro/kWh hinauslaufen, wenn sich nichts anderes an der Herstellung ändert.

Das Problem ist, dass mit kleinerer Energiedichte mehr Akkus für eine Kilowattstunde produziert werden müssen, auch wenn die Rohstoffe nur ein paar Cent kosten. Umgekehrt würde ein neues Material mit 30 Prozent mehr Energiedichte die Herstellungskosten von 35 Euro/kWh auf 27 Euro/kWh senken und die Rohstoffe dürften sogar 23 Euro/kWh kosten oder noch mehr. Denn Akkus mit mehr Energiedichte können oft auch teurer verkauft werden.

Solange die Herstellungskosten höher als die Materialkosten sind, kann es also leicht passieren, dass Akkus aus billigerem Material keine billigeren Akkus sind.