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Erfolg von E-Autos steht und fällt mit der Batterie - Innovation von Nano One Materials könnte den Durchbruch bringen

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Nachrichtenquelle: Shareribs
21.08.2019, 10:45  |  605   |   
Die Elektrifizierung des Individualverkehrs schein im Jahr 2019 nicht mehr aufzuhalten. Was Tesla im vergangenen Jahrzehnt mit seinem Roadster losgetreten hat, setzt mittlerweile die gesamte E-Autobranche unter Druck und hat Anfangs zu teils hastig konstruierten Entwürfen, wie dem E-Golf, beigetragen, aber auch den Grundstein für das Model 3 gelegt, welches in den USA zu am meisten verkauften Limousinen gehört.

Mittlerweile dürfte von niemandem mehr in Frage gestellt werden, dass den E-Autos die Zukunft gehört. Der Erfolg des Model 3 hat Unternehmen wie Volkswagen dazu bewegt, die eigene Modellpalette langsam auf E-Autos umstellen zu wollen. Die Wolfsburger nehmen Milliarden in die Hand, um die Modellreihe ID auf die Beine zu stellen. Die erste Iteration, der ID.3 ist seit einigen Wochen vorbestellbar und hat laut der Automobilwoche bereits rund 27.000 Vorbestellungen verzeichnen können, womit die erste Serie nahezu ausverkauft ist.

Für die Konsumenten und die Anbieter ist die Sicherstellung von Ladekapazitäten gegenwärtig eine der größten Hürden, um die Akzeptanz beim Kunden zu steigern. Dieses Problem hatte Tesla freilich nicht, da man die wichtigsten Märkte in Nordamerika und Europa über die Jahre mit hunderten Ladestationen gespickt hat. In Deutschland wird derweil immer wieder Ruf nach dem Staat laut, wenn es um den Aufbau eines Ladenetzes geht, da man dieses für wesentlich für die Akzeptanz von E-Autos hält. Dabei scheint in den Hintergrund zu rücken, dass statistisch gesehen jeder Deutsche täglich lediglich 39 km mit dem Auto zurücklegt, ein Wert, der von jedem etablierten E-Auto bei jedem Wetter erreicht wird.

Der Wunsch nach großer Reichweite ist für die Autobauer derweil ein Zielkonflikt. Um diese zu erreichen, müssen Akkus sehr groß sein, was wiederum die Reichweite beeinträchtigt, da das Fahrzeug umso schwerer wird, je größer der Akkus ist. Gewichte von 500 kg sind keine Seltenheit, das Batteriepack des Audi e-tron soll rund 700 kg wiegen.

Das hohe Gewicht macht deutlich, dass große Mengen an Batterien erforderlich sind, um die Fahrzeuge zumindest halbwegs auf Augenhöhe mit klassischen Verbrennungsmotoren zu bringen. Tesla hat mit seiner Gigafactory 1 in Reno, Nevada seine eigene Batterieproduktion auf die Beine gestellt und will dort zusammen mit Panasonic letztlich die globalen Produktionskapazitäten für Auto-Akkumulatoren verdoppeln.

Mit diesem Schritt hat das Unternehmen sichergestellt, dass man die Abhängigkeit von Lieferanten weitestgehend eliminiert hat, auch wenn das Investitionskosten von rund 5 Mrd. USD bedeutet.

In Europa sieht dies hingegen anders aus. Hier gibt es bislang keine Produktionskapazitäten für Akkus in nennenswertem Umfang. Die Autobauer sind deshalb bemüht, eigene Kapazitäten zu schaffen, während in Deutschland ein Forschungs- und Entwicklungszentrum für Akkumulatoren eingerichtet werden soll.

In Schweden will Northvolt die größte europäische Produktionsstätte für Lithium-Ionen Akkus errichten. Im vergangenen Monat wurde bekannt, dass das Unternehmen 1 Mrd. US-Dollar eingesammelt hat. Zu den Investoren gehört neben Goldman Sachs auch Volkswagen, welches seinerseits Milliardeninvestitionen in die Entwicklung von E-Autos investieren will.

Northvolt will im schwedischen Skelleftea eine Produktionsstätte mit einer anfänglichen Produktionskapazität von 16 GWh errichten, was den Grundstein für eine nennenswerte Konkurrenz zu den asiatischen Produzenten wie CATL, Samsung und LG Chem legen soll. Längerfristig sollen die Kapazitäten der Anlage von Northvolt auf 32 GWh gesteigert werden.

Dies dürfte jedoch kaum ausreichen, sollen die Absatzziele bei E-Autos erreicht werden. Der Chef von Northvolt, Peter Carlsson, der zuvor bei Tesla gearbeitet hat, geht davon aus, dass allein bei Northvolt die Kapazitäten auf 150 GWh gesteigert werden müssten.

In Norwegen will das Startup Freyr AS 4,5 Mrd. USD in den Bau von Produktionskapazitäten für Akkus investieren. Die Mittel sollen dabei nur den Anfang darstellen. Der CEO Torstein Dale Sjotveit, früher für den Aluminiumkonzern Norsk Hydro tätig, sieht die Möglichkeit für den Bau von rund zehn Anlagen und damit die Schaffung eines „nordischen Batteriegürtels“, in dem Rohstoffe aus Finnland, die Technology aus Schweden und die erneuerbare Energie für den Betrieb der Anlagen aus Norwegen stammen.

Der Bau der eigentlichen Produktionsanlage soll im Jahr 2021 beginnen, im Jahr 2023 soll die Produktion beginnen, deren Kapazitäten bei 16 GWh liegen soll.

Kapazitäten von 150 GWh und mehr scheinen jedoch kaum ausreichend, wenn man sich die Planungen allein bei Volkswagen anschaut. Das Unternehmen will in den nächsten Jahren 50 Mrd. USD in die Sparte investieren, 70 Modelle mit E-Motor anbieten und in den nächsten zehn Jahren 22 Mio. E-Autos verkaufen. Geht man hier von durchschnittlich 50 KWh je Batteriepack aus, sind allein für VWs Planungen Batteriekapazitäten von 1.100 GWh erforderlich.

Nickel und Kobalt-Knappheit

Die Akkumulatoren in E-Autos sind typischerweise Lithium-Ionen Akkus, die ihren Durchbruch der hohen Energiedichte zu verdanken haben. Die massive Verbreitung von tragbaren Elektronikgeräten haben zu einer enormen Verbreitung von Lithium-Ionen Akkus geführt und gleichzeitig die Forschung an der Zusammensetzung der Batterien befördert.

In den vergangenen Jahren hat der Boom der kleinen Energiezellen zu Preissprüngen bei bestimmten Rohstoffen, wie Seltenen Erden oder Kobalt geführt. In den letzten Monaten kam es aber auch bei Nickel zu einer starken Verteuerung, bedingt durch Sorgen über die Angebotslage und den erwarteten Anstieg der Nachfrage aus dem Autosektor.

Bei Wood Mackenzie geht man davon aus, dass Lithium, Kobalt und Nickel in den nächsten Jahren kaum mit der wachsenden Nachfrage aus dem Autosektor werden mithalten können. Bis zum Jahr 2025 dürften sieben Prozent aller weltweit verkauften PKW E-Autos sein, 15 Jahre später soll der Anteil auf 38 Prozent ansteigen.

Kobalt-Knappheit führt zu geänderter Kathodenzusammensetzung

Um die Knappheit bestimmter Rohstoffe wie Kobalt zu umgehen, haben die Produzenten von Lithium-Ionen Batterien die Zusammensetzungen geändert und den Anteil von Nickel erhöht. So konnte Tesla den Anteil von Kobalt auf 2,8 Prozent reduzieren, während der Anteil bei Volkswagens Akkus, einem Bericht der Wirtschaftswoche zufolge, bei 12 bis 14 Prozent liegen soll. Tesla CEO Elon Musk hat vor einer Zeit angekündigt, den Anteil von Kobalt in den Akkus seiner Fahrzeuge gegen null senken zu wollen.

Der überwiegende Anteil an Batteriezellen, die gegenwärtig in E-Autos eingesetzt werden, sind NMC-Akkus, die sich aus einer Mischung von Nickel, Mangan und Kobalt zusammensetzen. Standardmäßig liegt der Rohstoffmix bei 1:1:1, wobei nickelreiche Varianten einen Anteil von 50 bzw. 60 Prozent erreichen können. Die nächste Generation von Akkus soll über einen Materialmix bei der Kathodenzusammensetzung von 8:1:1 verfügen, entsprechend einem Anteil von 80 Prozent Nickel.

Einen Durchbruch hierbei hat es aber noch nicht gegeben, da die spezifischen Zusammensetzungen mit Vor- und Nachteilen kommen. Ein hoher Nickelanteil bringt eine höhere Energiedichte, verringert aber auch die Stabilität der Elektrodenstruktur der Kathode. Aufgrund des immer noch günstigen Preises für Nickel ist davon auszugehen, dass die meisten Produzenten den Anteil an Nickel beim Kathodenmaterial aber weiter erhöhen werden.



Die kanadische Nano One Materials Corp (WKN: A14QDY) verfügt über patentierte Technologien für die preisgünstige Herstellung von Kathodenmaterialien in Lithium-Ionen Akkus und arbeitet unter anderem mit dem chinesischen Branchenriesen Pulead und dem französischen Autozulieferer Saint-Gobain zusammen und selbst mit Volkswagen gibt es eine Kooperation im Rahmen des „Scaling Advanced Battery Materials“-Projektes. Der globale Markt für Lithium-Ionen Akku-Kathoden hat einer Analyse von Wintergreen Research zufolge im vergangenen Jahr ein Volumen von 7 Mrd. USD erreicht. Bis zum Jahr 2024 soll das Volumen auf 58,8 Mrd. USD wachsen. Veränderungen in der Zusammensetzung des Kathodenmaterials gelten als einer der wichtigsten Treiber für die Kostensenkung bei E-Autobatterien, welche erforderlich, um einen breiten Durchbruch zu ermöglichen.

Am 21. August hat Nano One Materials bekanntgegeben, dass man Fortschritte beim Kathodenmaterial für NMC-Kathoden gemacht habe. Dem Unternehmen sei es gelungen, eine Schutzschicht um einzelne Partikel zu entwickeln, was die Sicherheit und Haltbarkeit der Kathoden verbessern soll. Die wiederholten Ladezyklen bei NMC-Batterien sorgen für einen erhöhten Materialverschleiß, wodurch einzelne Partikel unerwünschte Nebenreaktionen zeigen. Mit dem Schutz dieser Partikel werden Nebenreaktionen verhindert und Langlebigkeit und Sicherheit erhöht. Die gesamte Mitteilung lesen Sie hier: https://bit.ly/2TPFsvx

Zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Schutzschicht hat Nano One Materials ein Video auf seiner Website veröffentlicht: https://nanoone.ca/nanoonenmcanimationaug2019/

Die Prozessinnovationen von Nano One erlauben die Herstellung von NMC-Kathodenmaterialien mit einer Schutzbeschichtung bei einer gleichzeitigen Reduzierung der Arbeitsschritte möglich. Die individuellen Nanopartikel sollen Risse verhindern die Herausforderungen wiederholter Ladezyklen verringern.

Der Chef-Techniker von Nano One sagte dazu, dass die neuen Materialien und Beschichtungen das Potential haben, stabiles und günstiges Schnellladen zu ermöglichen, womit diese ideal für den Einsatz in E-Autos und anderen energie-intensiven Anwendungen sind.

Nano One Materials Corp. (WKN: A14QDY) verfügt über namhafte Investoren, darunter US Global und Ross Beaty. Das Unternehmen hat seit Gründung circa 5 Mio. CAD an staatlicher Förderung erhalten und hat die Zusage für weitere 5 Mio. CAD. Kommende Lizenzdeals dürften zu einem massiven Umsatzwachstum in den nächsten Jahren führen. Lesen Sie unbedingt auch die Profiteer-Erstvorstellung zu Nano One Materials Corp. (WKN:A14QDY) hier: https://bit.ly/2YU7QSe



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