Die groß angelegte Studie bewertet die Entwicklung von Stromspeichern im Laufe der vergangenen Jahrzehnte, mit Fokus auf der Batterietechnik.

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Innovationen in der Batterietechnik Umfassende Studie zu Stromspeichern veröffentlicht

25.09.2020

Das Europäische Patentamt und die Internationale Energieagentur haben eine gemeinsame Studie zu Stromspeichern durchgeführt. Daraus geht hervor, dass fast die gesamte Patentierungsaktivität in diesem Bereich auf die Batterietechnik entfällt. Wer die wichtigsten Player sind und wie sich die Branche entwickelt.

Aus der Studie „Innovationen bei Batterien und Stromspeichern – eine globale Analyse anhand von Patentdaten“ geht eine zentrale Erkenntnis deutlich hervor: Die Patentierungsaktivität in der Stromspeicherung boomt. Zwischen 2005 und 2018 nahm sie viermal schneller zu als im Querschnitt aller technischen Gebiete. Das sind gute Nachrichten: Denn die Studie bewertet Innovationen in diesem Feld als unabdingbaren Faktor für die Energiewende.

Fast 90 Prozent der gesamten Patentierungsaktivität im Bereich der Stromspeicherung entfällt dabei auf die Batterietechnik. Hier sind es vor allem Lithium-Ionen-Akkus für Verbraucherelektronik und Elektroautos, die den Zuwachs an neuen Technologien beschleunigen. Auch die Notwendigkeit, größere Strommengen aus erneuerbaren Quellen wie Wind- und Solarenergie in die Netze einzuspeisen, begünstigt den technologischen Fortschritt.

Asien bei Batterietechnik führend

Die Studie zeigt, dass Asien in der Batterietechnik eine starke weltweite Führungsposition innehat, mit japanischen und südkoreanischen Unternehmen an der Spitze. So sind neun der zehn führenden Anmelder von Batterie-Patenten asiatische Unternehmen.

  • Zwei Drittel der 25 wichtigsten Patentanmelder stammen aus Asien, darunter die Giganten Samsung, Panasonic und LG.

  • Immerhin sechs der wichtigsten Anmelder von Batterie-Patenten kommen aber auch aus Europa (Bosch, Daimler, BASF, Cea und Volkswagen) und zwei aus den USA (General Motors und Ford).

  • Die meisten Patente auf Batterien in Europa meldete zwischen 2000 und 2018 Deutschland mit 5.080 Patenten an, gefolgt von Frankreich mit 1.354 und Großbritannien mit 652.

Die Innovation in der Batterietechnik wird dabei weitgehend noch von wenigen Großunternehmen beherrscht. Doch spielen in den USA und Europa auch kleinere Unternehmen, Hochschulen und öffentliche Forschungseinrichtungen eine wichtige Rolle:

  • In den USA entfallen 34,4 Prozent der entsprechenden internationalen Patentfamilien auf KMU und 13,8 Prozent auf Hochschulen und Forschungseinrichtungen.

  • In Europa sind es 15,9 Prozent der entsprechenden Patentfamilien auf KMU und 12,7 Prozent auf Hochschulen und Forschungseinrichtungen.

  • Anders ist es in Japan mit 3,4 Prozent auf KMU und 3,5 Prozent auf Forschungsinstitutionen sowie in der Republik Korea mit 4,6 Prozent auf KMU und neun Prozent auf Forschungsinstitutionen.

Elektromobilität als Treiber für Lithium-Ionen-Technik

Laut dem Bericht ist die bei tragbaren Elektronikgeräten und Elektrofahrzeugen dominierende Lithium-Ionen-Technik seit 2005 der stärkste Innovationstreiber im Batteriesektor. 2018 entfielen 45 Prozent der Patentierungstätigkeit bei Batteriezellen auf Innovationen rund um Lithium-Ionen-Zellen und gerade einmal sieben Prozent auf Zellen aus anderen Materialien.

  • 2011 löste die Elektromobilität die Verbraucherelektronik als größten Wachstumstreiber für Erfindungen im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien ab.

  • Verbesserungen bei Batteriepacks für Elektroautos hatten auch positive Auswirkungen auf stationäre Anwendungen einschließlich des Stromnetzmanagements.

  • Außerdem sanken die Preise von Lithium-Ionen-Batterien seit 2010 deutlich: bei Batterien für Elektrofahrzeuge um fast 90 Prozent und bei stationären Anwendungen einschließlich dem Stromnetzmanagement um rund zwei Drittel.

Der Bericht zeigt auch, dass sich die Patentierungstätigkeit im Bereich der Batteriezellfertigung und -konstruktion in den vergangenen zehn Jahren verdreifacht hat. Diese beiden Bereiche zusammen machten 2018 fast die Hälfte (47 Prozent) der gesamten Patentierungstätigkeit bezüglich Batteriezellen aus – ein Hinweis auf die industrielle Reife der Branche und die strategische Bedeutung einer effizienten Massenproduktion.

Abgesehen davon gewinnen auch andere Speichertechnologien wie Superkondensatoren oder Redox-Flow-Batterien rasch an Bedeutung. Sie haben das Potenzial, einige der Schwächen von Lithium-Ionen-Batterien zu überwinden.

„Europa dürfte im Rennen bleiben“

Die Entwicklung besserer und billigerer Energiespeicher ist eine der großen Herausforderungen der Zukunft. Die Internationale Energieagentur geht in ihrem Nachhaltigkeitsszenario davon aus, dass 2040 eine Energiespeicherkapazität von annähernd 10.000 GWh in Form von Batterien und sonstigen Speichern benötigt wird, damit sich die Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsziele erreichen lassen. Das ist fast das 50-Fache des heutigen Werts.

„Die Stromspeichertechnologie ist ausschlaggebend, wenn es darum geht, die Nachfrage nach Elektromobilität zu decken und den notwendigen Übergang zu erneuerbaren Energien zu schaffen“, sagt António Campinos, Präsident des Europäischen Patentamtes. Der anhaltende Innovationszuwachs im Bereich der Stromspeicherung zeige aber, dass Erfinder und Unternehmen die Herausforderung der Energiewende angehen.

„Die Patentdaten lassen erkennen, dass Asien in dieser strategischen Branche zwar deutlich führt“, fährt Campinos fort, „die USA und Europa aber auf ein breites Innovationsökosystem mit einer Vielzahl von KMU und Forschungseinrichtungen zählen können und so bei der Entwicklung der nächsten Generation von Batterien im Rennen bleiben dürften.“

Lesen Sie nachfolgend eine

deutsche Zusammenfassung der Studie

oder

die vollständige Original-Studie auf Englisch.

Bildergalerie

  • Die weltweit führenden Patentanmelder in der Batterietechnik: Auf die fünf Spitzenreiter Samsung, Panasonic, LG, Toyota und Bosch entfiel zwischen 2000 und 2018 über ein Viertel aller internationalen Patentfamilien.

    Bild: Europäisches Patentamt

  • Die geografische Herkunft der Patentfamilien zeigt: Asien ist Europa weit voraus.

    Bild: Europäisches Patentamt

  • Innovationstrends von 2000 bis 2018: Die Patentierungsaktivität im Bereich Stromspeicher ist beträchtlich.

    Bild: Europäisches Patentamt

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