Fest-flüssig-Batterien treten in das Jahr der Massenproduktion ein – werden sie die Lösung für hochwertige Elektroautos sein?

Der hochwertige Elektromarkt befindet sich in einem harten Kampf.

Am 27. Mai wurden der Wenjie M9 und der NIO ES9 nacheinander vorgestellt.

Die reine Elektroversion des Wenjie M9 ist mit einer 120-kWh-Huawei-Gigawhal-Batterie ausgestattet. Das Ziel ist es, durch die große Batteriekapazität das größte Problem von Elektromodellen - die Reichweitenangst - zu lindern. Die offizielle Angabe besagt, dass die CLTC-Reichweite der Elektroversion des Wenjie M9 bis zu 750 km betragen kann. Die Batteriekapazität des NIO ES9 beträgt 102 kWh, aber dank des NIO-Austauschsystems kann die Batterie in nur 3 Minuten aufgeladen werden.

Am 19. Mai kam der ZEEKR 009, ein hochwertiger Elektro-MPV, auf den Markt. Der Preis beginnt bei 439.800 Yuan. Er ist mit einer 900-V-Hochspannungsplattform und 6C-Schnellladung ausgestattet. Im zweiten Halbjahr wird auch das Li Auto i9 vorgestellt. Die Schnellladung wird weiterhin einer der Kernvorteile der Li Auto-Elektromodelle sein.

Die führenden Automobilhersteller setzen alle auf den hochwertigen Elektromarkt ab 400.000 Yuan. Ihre Produktstrategie besteht darin, die Batteriekapazität zu erhöhen und die Laderate zu verbessern. Gleichzeitig steigt aber auch die Erklärungskosten für die Batteriesicherheit.

Außer NIO, das sich durch das Batterieaustauschsystem auszeichnet, scheinen die anderen Automobilhersteller keine neue Lösung für den hochwertigen Elektromarkt zu finden.

Dies lässt einige Batteriehersteller das Anwendungspotenzial von Fest-Flüssig-Batterien erkennen. Das Jahr 2026 gilt in der Automobilbranche als das erste Jahr der Serienproduktion von Fest-Flüssig-Batterien in Fahrzeugen. Yang Hongxin, CEO von SVOLT Energy Technology, geht davon aus, dass Fest-Flüssig-Batterien zunächst in der Low-Altitude-Economy und in hochwertigen Pkw eingesetzt werden.

Die Produktdefinitionen vieler Elektromodelle in diesem Jahr spiegeln in gewissem Maße diesen Trend wider.

36Kr hat erfahren, dass die hochwertigen Modelle von ZEEKR derzeit die Installation von Condensed Matter Batterien von CATL prüfen. Die Fest-Flüssig-Batterien von Guoxuan High-Tech werden in Kürze in Chery-Modellen in Serie produziert. SVOLT Energy Technology bemüht sich ebenfalls, die Massenproduktion von Fest-Flüssig-Batterien in Fahrzeugen voranzutreiben. Ein Branchenvertreter hat 36Kr mitgeteilt, dass SVOLT Energy Technology in diesem Jahr vorhat, 30.000 bis 40.000 Fest-Flüssig-Batterien in Great Wall-Modellen einzubauen.

In einer Zeit, in der die Batterieindustrie relativ reif ist, könnte die Serienproduktion von Fest-Flüssig-Batterien in hochwertigen Fahrzeugen eine wichtige Variable für die Branche sein.

Hochwertige Fahrzeuge benötigen sicherere Lithium-Ionen-Batterien

„Bei Elektromobilen über 250.000 Yuan ist die Verwendung von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien eine Art versteckte Kostensenkung.“ Auf der CATL Super Technology Day im April dieses Jahres äußerte Gao Huan, CTO von CATL, diese Meinung.

In gewissem Maße spiegeln diese Worte ein Branchenkonsens wider - hochwertige Elektromobile haben höhere Anforderungen an die Reichweite, d. h. an die Energiedichte der Traktionsbatterie. Deshalb werden Lithium-Ionen-Batterien, die eine höhere Energiedichte pro Wh haben, von CATL als die beste Lösung für hochwertige Elektromobile mit langer Reichweite bezeichnet.

Aber die Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien sind auch offensichtlich. Die chemischen Eigenschaften des Lithium-Ionen-Materials sind instabil, was dazu führt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Batterieunfalls höher ist.

Deshalb hat Yang Hongxin 36Kr sowohl die Wertigkeit von Lithium-Ionen-Batterien bestätigt, indem er sagte: „Nicht alle Fahrzeuge können so viele Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien aufnehmen.“ Gleichzeitig hat er auch geäußert: „Das Sicherheitsproblem von Lithium-Ionen-Batterien muss in diesem Jahr gelöst werden.“

Im Vergleich zu Hybridfahrzeugen waren Reichweite, Aufladung und Sicherheit einst die Hemmnisse für die Verkaufszahlen von hochwertigen Elektromodellen. Ein typisches Beispiel ist das Li Auto MEGA, ein Elektro-MPV, auf das Li Auto große Hoffnungen gesetzt hat. Es ist mit der Qilin-Batterie von CATL ausgestattet und hat eine 5C-Schnellladung. Aber aufgrund eines 10-sekündigen Brandfalls ist die Verkaufszahl des Fahrzeugs plötzlich gesunken.

Das Mittel, das Batteriehersteller verwenden, um das Sicherheitsproblem von Lithium-Ionen-Batterien zu lösen, ist das von Yang Hongxin erwähnte „Fest-Flüssig-Gemisch“, das in der Branche auch als „halbfest“ bezeichnet wird.

Im April dieses Jahres hat CATL eine Fest-Flüssig-Batterie - die Qilin Condensed Matter Batterie - vorgestellt. Ihre Kathode verwendet ein Hoch-Nickel-Lithium-Ionen-System und ist mit einer Graphit-Silizium-Anode kombiniert.

Nach offiziellen Informationen von CATL hat die Qilin Condensed Matter Batterie eine Energiedichte von 350 Wh/kg. Sie ist das Produkt mit der höchsten Energiedichte unter den derzeit in Serie produzierten Batterien. Ein Pkw mit dieser Batterie kann eine Reichweite von 1.500 km erreichen, und ein sechsplatziger SUV in Vollgröße hat eine Reichweite von über 1.000 km.

CATL ist sich der Sicherheit dieser Batterie ziemlich sicher und behauptet, dass sie einen kondensierten Elektrolyten verwendet, der „keine Flüssigkeit auslaufen und keine Flüssigkeit entzünden kann“. Aber CATL hat nicht viel über die Aufladeeffizienz, d. h. die Laderate der Batterie, erwähnt, was auch von Elektromobilnutzern sehr beachtet wird.

Im Mai dieses Jahres hat SVOLT Energy Technology angekündigt, dass es im September dieses Jahres gemischte Fest-Flüssig-Batterien in Serie produzieren wird. „Die Kosten können mit denen von Flüssigbatterien vergleichbar sein, und gleichzeitig wird die Sicherheit verbessert.“ Die Fest-Flüssig-Batterien, die SVOLT Energy Technology in Serie produzieren wird, verwenden ein Mittel-Nickel-Lithium-Ionen-System. Die von der Firma veröffentlichte Energiedichte beträgt 245 Wh/kg. Außerdem hat SVOLT Energy Technology angegeben, dass die maximale Laderate seiner Fest-Flüssig-Batterien 6C beträgt.

Die Batteriehersteller setzen auf Fest-Flüssig-Batterien, um durch die Verbesserung des Herstellungsprozesses sowohl die Energiedichte als auch die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien zu gewährleisten. Hochwertige Elektromobile scheinen endlich ein Mittel gefunden zu haben, um die Probleme mit Reichweite und Sicherheit zu lösen. Aber in einer Zeit, in der die Technologie von Fest-Flüssig-Batterien noch nicht reif ist, haben die Produkte verschiedener Batteriehersteller ihre eigenen Vorteile und Probleme. Ob Fest-Flüssig-Batterien schließlich die Reife der hochwertigen Elektromobil-Industrie fördern können, scheint immer noch ungewiss zu sein.

Condensed Matter: Im Spannungsfeld zwischen Energiedichte und Ladeeffizienz

Die gängigen Technologierouten für Fest-Flüssig-Batterien in der Branche lassen sich grob in die folgenden Kategorien einteilen. Eine davon ist die Condensed Matter Elektrolyt-Route, die von CATL verwendet wird.

Die Branche geht allgemein davon aus, dass diese Technologieroute bedeutet, dass nach dem Einfüllen des Elektrolyten in die Batterie der ursprüngliche Elektrolyt durch einen in-situ-Verknetungsprozess in eine gelatinöse Konsistenz überführt wird, um das von CATL behauptete „keine entzündbare Flüssigkeit, keine auslaufende Flüssigkeit“ zu erreichen.

Ein Branchenvertreter hat 36Kr analysiert: „Theoretisch ist es tatsächlich möglich, dass es keine entzündbare Flüssigkeit gibt.“ Die drei Bedingungen für das Entzünden sind Zündpunkt, brennbares Material und Sauerstoff. Der Grund, warum Flüssig-Hoch-Nickel-Lithium-Ionen-Batterien es schwer haben, Sicherheit und Leistung zu vereinbaren, liegt einerseits darin, dass der Zündpunkt von Flüssig-Hoch-Nickel-Lithium-Ionen-Batterien niedrig ist. Bei einer Temperatur von etwa 130 Grad Celsius beginnt die Batterie zu brennen. Da das Hoch-Nickel-Lithium-Ionen-Material chemisch reaktiv ist und leicht Sauerstoff freisetzt, kann die Batterie auch ohne Kollision entzünden, wenn die Wärme im Batteriepack den Zersetzungspunkt erreicht.

In einer Condensed Matter Hoch-Nickel-Lithium-Ionen-Batterie „ist der Elektrolytgehalt stark reduziert, was bedeutet, dass es weniger brennbares Material gibt. Der Zündpunkt der Batterie wird auch erhöht, sodass sie sicherer ist als eine Flüssig-Hoch-Nickel-Lithium-Ionen-Batterie. Der Zündpunkt einer All-Solid-State-Batterie ist noch höher, möglicherweise bis zu 1.000 Grad Celsius, was noch sicherer ist.“

Aber die Nachteile des Condensed Matter Elektrolyten sind auch offensichtlich. Yang Hongxin meint: „Man kann nicht von der Leistung abstrahieren und nur von ‚keiner auslaufenden Flüssigkeit‘ sprechen.“ Ein Branchenvertreter schätzt, dass die Laderate einer Condensed Matter Batterie „höchstens 2C“ beträgt.

„Die Fließfähigkeit des Condensed Matter Elektrolyten ist geringer als die des Elektrolyten, was dazu führt, dass die Migration von Lithium-Ionen darin langsamer wird. Batteriehersteller können möglicherweise durch die Verbesserung des Materials und andere Methoden die Laderate der Condensed Matter Batterie verbessern, aber der Verbesserungsgrad wird vermutlich begrenzt sein.“

Deshalb hat Yang Hongxin darauf hingewiesen: „Hier tritt das Paradoxon in der Batteriebranche auf: Die hochwertigsten Elektromobile können nicht schnell aufgeladen werden.“ Und „billige Elektromobile benötigen keine Condensed Matter Batterien. Sie können einfach Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien verwenden, die sicherer sind als die Condensed Matter Variante von Lithium-Ionen-Batterien.“

Aber auch ein Batteriebranchenvertreter hat 36Kr eine andere Meinung ausgesprochen: „Condensed Matter Batterien benötigen keine Super-Schnellladung, weil die Ladehäufigkeit reduziert wird. Wenn sie in hochwertigen Fahrzeugen eingesetzt werden, wird der Fahrer normalerweise die Batterie aufladen. Der Kaufentscheider wird die Laderate nicht so stark wahrnehmen.“

Die Einschränkung der Laderate für die Massenanwendung von Condensed Matter Batterien bedarf möglicherweise noch weiterer Diskussion. Das Problem der Prozesskonsistenz ist eine größere Herausforderung, die Condensed Matter Batterien zu überwinden haben. Yang Hongxin hat offen zugegeben, dass SVOLT Energy Technology auch versucht hat, Condensed Matter Batterien zu entwickeln. „Wir haben es später aufgegeben, weil die Kontrolle der Konsistenz schwierig ist. Ich denke, dass es sehr schwierig ist, dieses Problem zu lösen.“ Abgesehen von SVOLT Energy Technology hat 36Kr erfahren, dass Sunwoda ebenfalls an der Entwicklung von Condensed Matter Batterien arbeitet. Derzeit ist der Meinung einiger Sunwoda-Mitarbeiter, dass diese Technologie noch nicht reif ist.

Beschichtung mit Feststoffelektrolyt: Kostenvorteile, aber begrenzte Verbesserung der Sicherheit

Außer der Condensed Matter Technologie sind die Elektroden-Beschichtungstechnik von QingTao Energy Development und die Thermische Transfertechnik von SVOLT Energy Technology zwei weitere Technologierouten für Fest-Flüssig-Batterien.

Die Prinzipien dieser beiden Technologierouten sind in gewissem Maße ähnlich. QingTao Energy Development beschichtet die Kathoden-Elektrode mit einem Feststoffelektrolyten. SVOLT Energy Technology beschichtet zunächst die Separator-Membran mit einem Feststoffelektrolyten und überträgt dann den Feststoffelektrolyten auf die Kathode durch eine thermische Transfertechnik.

Im Vergleich zu CATL und QingTao Energy Development hat die Technologieroute von SVOLT Energy Technology den Vorteil, dass die bestehenden Produktionslinien möglichst genutzt werden können, um die Herstellungskosten zu senken.

Yang Hongxin hat 36Kr mitgeteilt, dass die Kostensteigerung bei der Condensed Matter Technologie am höchsten ist. „Die Vorladung und der Formierungsprozess bei der Condensed Matter Technologie erfordern große Änderungen an der Ausrüstung. Beispielsweise muss beim Formierungsprozess Gas abgelassen werden.“ Darüber hinaus hat 36Kr erfahren, dass QingTao Energy Development, um einen Feststoffelektrolyten auf der Kathode aufzubauen, „neue Verfahrensschritte und Investitionen in Ausrüstung benötigt, was zu einer gewissen Kostensteigerung führt.“

Die Transfertechnik, die SVOLT Energy Technology für seine Fest-Flüssig-Batterien verwendet, „erhöht die Kosten nicht“. „Die Kosten für die Beschichtung können um ein paar Prozent steigen, aber das ist nicht besonders viel.“ Deshalb hat Yang Hongxin angegeben, dass die Preise, die SVOLT Energy Technology für seine Fest-Flüssig-Batterien an Automobilhersteller anbietet, mit denen von Flüssigbatterien vergleichbar sind.

36Kr hat erfahren, dass die Beschichtung der Separator-Membran mit einem Feststoffelektrolyten, „beispielsweise mit Keramik, die ein Oxid ist, ist etwas, was die Branche schon seit langem macht“. Ein Batteriebranchenvertreter hat 36Kr mitgeteilt, dass bei diesem Prozess „die Beschichtungsdicke relativ dünn ist und die Menge an Material tatsächlich sehr gering ist. Im Vergleich zu den Kosten der Kathode sind die Kosten des Beschichtungsmaterials wirklich vernachlässigbar.“ Er schätzt, dass die Materialkosten um maximal 1 - 2 Prozent steigen.

Aber während diese Technologieroute Kostenvorteile bietet, hat ein Ingenieur die Sicherheit dieser Batterien in Frage gestellt. Ein Batterieingenieur aus einem führenden Unternehmen hat angegeben, dass es viele Aspekte gibt, um die Sicherheit einer Batterie zu bewerten, wie z. B. Stoß, Nadelstich und Heißkammer-Test.

Nach den Testdaten seines Unternehmens zeigt die Thermische Transfertechnik hauptsächlich eine Verbesserung der thermischen Stabilität der Batteriezelle. Im Heißkammer-Test „kann die Zelle beispielsweise bei einer Temperatur von über 130 Grad Celsius, die Zelle ursprünglich eine halbe Stunde lang ohne thermisches Versagen halten. Nach der Beschichtung der Separator-Membran mit einem Feststoffelektrolyten steigt die Temperatur des thermischen Versagens der Zelle um ein paar Grad Celsius, oder sie kann bei derselben Temperatur länger halten.“ Aber er ist skeptisch, ob die Fest-Flüssig-Batterien, die mit dieser Technologieroute hergestellt werden, den Nadelstich-Test bestehen können.

Im Jahr 2026 beginnt die Serienproduktion von Fest-Flüssig-Batterien in Fahrzeugen. Die Hersteller zielen auf die Kernprobleme wie Sicherheit, Reichweite und Aufladeeffizienz ab. Aber es bedarf noch der technologischen Weiterentwicklung und der industriellen Maturität. Bis dahin ist das Batterieaustauschsystem vielleicht noch die bessere Lösung für hochwertige Elektromobile.