Silber-Revolution: Warum Feststoff-Akkus das Spiel verändern könnten

Silber-Batterien mit klaren Vorteilen

Die Entwicklung der sogenannten ASB-Akkus („All Solid Batteries) wird maßgeblich von dem Weltmarktführer für elektronische Produkte, Samsung Electronics aus Südkorea forciert (Quelle: Statista | Stand: Juli 2024).

Bild: Samsung

Die Silber-Feststoff-Technologie für Batterien von Samsung soll gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien gleich mehrere klare Vorteile bieten:

1. Geringeres Gewicht: Silberbatterien sind deutlich leichter als Lithium-Ionen-Batterien, was zu einer verbesserten Effizienz und Reichweite bei Fahrzeugen führt.
2. Erhöhte Sicherheit: Silberbatterien sind weniger anfällig für Überhitzung und Entflammbarkeit, was sie für den Einsatz in verschiedenen Transportanwendungen sicherer macht.
3. Vereinfachter Materialbedarf: Silberbatterien benötigen weniger Material und sind weniger abhängig von kritischen Mineralien wie Kobalt und Nickel.
4. Potenzial für niedrigere Kosten: Mit zunehmender Produktion könnten Silberbatterien kostengünstiger werden als Lithium-Ionen-Batterien.

Die Technologie

Die einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Silber machen es schon heute zum bevorzugten Material für viele Elektronik-Komponenten, insbesondere in der Batterietechnologie, wo es auf höchste Effizienz ankommt.

Aufgrund seiner hervorragenden Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit ist Silber für die Herstellung von Hochleistungsbatterien unverzichtbar.

Schlüssel der neuen Feststoff-Technologie von Samsung ist eine Silber-Kohlenstoff-Verbundschicht (Ag-C-Schicht), die als Anode fungiert:

Die Entwicklungsingenieure von Samsung weisen darauf hin, dass die Integration einer Ag-C-Schicht in einen Prototyp einer „Pouch-Zelle“ es der Batterie ermöglicht, eine höhere Kapazität und eine längere Lebensdauer zu erreichen und gleichzeitig die allgemeine Sicherheit zu verbessern (geringere Wärmeentwicklung = geringere Entflammbarkeit).

Mit einer Dicke von nur 5 µm reduzierte die ultradünne Ag-C-Verbundschicht die Anodendicke deutlich und erhöhte gleichzeitig die Energiedichte auf bis zu 900 Wh/L.

Außerdem konnten die Forscher ihren Prototypen ungefähr 50 Prozent kleiner machen als einen herkömmlichen Lithium-Ionen-Akku bei gleicher Leistung.

Samsung ist davon überzeugt, dass die neue Silber-Feststoff-Batterie es Elektrofahrzeugen (EVs) ermöglicht, mit einer einzigen Ladung über 1.000 km weit zu fahren, mit einer Lebensdauer von über 5.000 Ladungen. (Quellen: Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT), Samsung R&D Institute Japan (SRJ), Samsung SDI.)

Die typische Reichweite einer Lithium-Ionen-Batterie beträgt etwa 300-650 km bei einer Lebensdauer von fünf bis zehn Jahren oder 1.000 bis 3.000 Ladezyklen, je nachdem, was zuerst eintritt. Ein Ladezyklus ist ein Nutzungszeitraum von vollständig geladen über vollständig entladen bis hin zum erneuten vollständigen Laden.

Seit dem Jahr 2020 haben die Forscher und Entwickler von Samsung die neue Batterierevolution in Richtung Marktreife weiterentwickelt und optimiert (Parameter wurden daher periodisch angepasst).

Das Potenzial von Silber-Batterien ist enorm

Gemäß einer am 27. August 2024 veröffentlichten Studie der Silver Academy haben die neu entwickelten und ab 2027 bei Samsung zum Einsatz kommenden Silber-Festkörperbatterien das Potenzial, die Akku-Branche zu revolutionieren und die Industrienachfrage nach dem weißglänzenden Edelmetall weiter deutlich zu steigern.

Der Bericht der Silver Academy schätzt, dass die weitverbreitete Einführung der Silber-Kohlenstoff-Verbundschicht in der Feststoff-Batterie-Technologie zu einem Anstieg der Silberpreise führen und den globalen Silbermarkt umkrempeln könnte.

Langfristig rechnet die Silver Academy mit etwa 25.000 Tonnen zusätzlichem Silberbedarf durch die neue Technologie (ca. 804 Mio. Unzen) pro Jahr.

Zum Vergleich: der Silbermarkt ist etwa 108-mal kleiner als der Nickelmarkt.

Laut der Studie gehen die Möglichkeiten von Silber-Feststoff-Batterien über den Einsatz in Elektrofahrzeugen im Pkw-Bereich und in sogenannter Konsumentenelektronik weit hinaus. Die Technologie könnte auch in folgenden Bereichen eingesetzt werden:

• Busse und Züge: Mit Silberbatterien betriebene Elektrobusse und -züge könnten Emissionen reduzieren und die Luftqualität in städtischen Gebieten verbessern.
• Flugzeuge: Silberbatterien könnten in kleineren Elektroflugzeugen oder als Hybrid-Stromquelle für größere Verkehrsflugzeuge eingesetzt werden und so Treibstoffverbrauch und Emissionen signifikant reduzieren.
• Raumfahrt: Gewichtsreduzierung hat in der Raumfahrt oberste Priorität, daher könnten leichtere Silberbatterien auch hier präferiert werden.
• Robotik: Die mit Batterien betriebene mobile Robotik steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber die kürzlich in China stattgefundene Roboter-Messe hat erstaunliche Entwicklungsfortschritte offenbart.
• Militär: Die Rüstungsausgaben steigen weltweit aktuell rasant. Dabei spielt Hightech-Elektronik eine immer bedeutendere Rolle bei den Waffensystemen und der Kommunikation. Auch hier erschließt sich neues Potenzial für die leichten und leistungsfähigen Silber-Feststoff-Batterien.

Potenzielle Auswirkungen auf den Silbermarkt

Der Silbermarkt steht vor einem erheblichen Versorgungsengpass, der sich trotz mehrjährigem Angebotsdefizit noch nicht vollständig im Preis niedergeschlagen hat.

Dieser drohende Mangel, der durch das schnelle Wachstum von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energietechnologien ohnehin verursacht wird, könnte in Kombination mit dem vermehrten Einsatz von Silber in Batterien in den kommenden Jahren zu einem dramatischen Preisanstieg führen.

Unabhängig vom Fahrzeugtyp trägt jedes Transportmittel mit Elektromotor zu diesem Anstieg des Silberverbrauchs bei. Allein der Elektromotor (Silberbatterie) wird voraussichtlich 25.000 Tonnen Silber pro Jahr für die Produktion von EVs benötigen.

25.000 Tonnen Silber entsprechen ungefähr 803,75 Millionen Feinunzen (31,1 g). Im Jahr 2023 betrug die Gesamtnachfrage nach Silber hingegen 1,195 Milliarden Unzen (Quelle: Silver Survey 2024, Focus Metals).

Diese sehr optimistische Prognose basiert gleichwohl auf der Annahme der Anwendung von Silber-Feststoff-Batterien in fast jedem Pkw-Motor sowie in jedem Lkw, Bus, Schiff oder Flugzeug.

Fazit, Einordnung und Ausblick

Noch ist die neue Silber-Feststoff-Batterie-Technologie nicht im Masseneinsatz (nur zu Forschungszwecken und für Prototypen).

Auch werden mit steigenden Preisen die Kostenvorteile schwinden und es wird an weiteren Alternativen im Batteriebereich geforscht.

Dennoch boomen Technologien wie Solar-, Luft- und Raumfahrt-, Militär-, KI-, Roboter-, Elektrofahrzeuge und Schmuckprodukte (Legierungsmetall) weiter.

Die dadurch weiter dynamisch steigende Nachfrage im Industriebereich erstreckt sich zudem vermehrt auf verschiedene Fahrzeugtypen, darunter neben Elektroautos auch Lastwagen, Lieferwagen, Busse, Motorräder, Schiffe, Lastkähne, Fähren, Jachten und sogar Flugzeuge.

Wenn auch die Investoren als bedeutende Nachfragekomponente, wie zuletzt zu beobachten war, Silber wieder vermehrt für sich entdecken, ist perspektivisch aufgrund der zunehmenden Marktenge mit erhöhter Volatilität und im Trend steigenden Silberpreisen auszugehen.