Was wurde aus der "Wunderbatterie" aus Berlin?

Marek Slavik (l.) und Dr. Ulrich Ehmes von Theion mit ihrer Lithium-Schwefel-Batterie, die den Markt umkrempeln soll - Copyright: Theion
Marek Slavik (l.) und Dr. Ulrich Ehmes von Theion mit ihrer Lithium-Schwefel-Batterie, die den Markt umkrempeln soll - Copyright: Theion

Zu schön, um wahr zu sein: So lesen sich Veröffentlichungen, wenn neue Batterie-Technologien vorgestellt werden. Sie sollen besonders leicht sein, schnell laden, eine hohe Zyklenzahl und Energiedichte vorweisen. Und klar, dabei noch günstiger sein, als die Konkurrenz. Die Rede ist schnell von "Wunderbatterien", die scheinbar die Grenzen der Chemie und Physik außer Kraft setzen können. Und ja, notwendig wären sie, um unseren gesteigerten Energiespeicherbedarf etwa für die Solar- oder E-Auto-Industrie zu decken.

Auch Theion aus Berlin arbeitet an so einer Batterie, die auf den ersten Blick zu schön, um wahr zu sein, scheint. Derzeit erreicht das Startup mit seinen neuartigen Lithium-Schwefel-Batterien nach eigenen Angaben eine Energiedichte von 250 Wattstunden pro Kilogramm, was derzeit Standard ist, aber von modernen Lithium-Ionen-Batterien überholt wird. Aber schon 2024 sei es das Ziel des Startups, unter anderen mit mehrlagigen Akku-Zellen diesen Wert auf 500 Wh/kg zu verdoppeln. Das scheint nicht unrealistisch, da mehrlagige im Gegensatz zu einlagigen Zellen verhältnismäßig weniger Verpackung benötigen und damit leichter sind. Mittelfristig will Theion sogar 1.000 Wh/kg erreichen, so der CEO Dr. Ulrich Ehmes gegenüber Gründerszene. Das wäre für eine kommerziell nutzbare Batterie Rekord. Und wie gesagt, dabei noch günstiger als die Konkurrenz.

"Das klingt nach Wunder-Batterie, aber das ist es nicht", so Ehmes. Denn Grundsätzlich würden es die verwendeten Materialien und Technologien hergeben. Nur an der Realisierung beißen sich zahlreiche Startups, die ebenfalls wie Theion an Lithium-Schwefel- anstelle der gängigen Lithium-Ionen-Batterien forschen, die Zähne aus. Theion aber will die zwei Hauptprobleme nun gelöst haben.

So löst Theion die Probleme von Lithium-Schwefel-Batterien

Das erste ist das sogenannte Polysulfid-Shutteling, bei dem die Schwefel-Kathode (wir erinnern uns: eine Batterie braucht mindestens eine Kathode und eine Anode) durch das Laden und Entladen korrodiert. Theion beschichtet dafür die Schwefel-Kathode mit einem kohlenstoffhaltigen Material und bestrahlt es mit einem Laser. Das schütze die Struktur und mache sie leitfähig. Das zweite Problem bei Schwefel-Batterien ist die Ausdehnung, wenn Lithium-Ionen in die Kathode kommen. Theion löst das mit vorgefertigten "Hohlräumen" für diese Ionen und dehnt die Schwefel-Struktur mit Erhitzung und anschließender Abkühlung schon in der Produktion aus.

Ganz schön kompliziert. Wird daraus also überhaupt auch ein marktreifes Produkt? Laut CEO Dr. Ehmes habe das Startup bereits 40 Kundengespräche geführt und sechs Absichtserklärungen unterzeichnet, also unverbindliche Zusagen von Unternehmen, etwa aus dem Bereich Mobility, die Technologie einsetzen zu wollen. "Kundennachfrage ist die beste Evidenz, dass eine Technologie in Zukunft eine Chance hat", so Ehmes. Er dürfte es wissen: Der promovierte Mechatroniker arbeitete über die Jahre in verschiedenen leitenden Positionen im Batterien-Markt und stieß 2022 zu Theion dazu. Entwickelt wurde die Technologie von CSO Marek Slavik.

Ende 2022, da sollte es eigentlich mit einem Prototypen losgehen, so das Startup vor anderthalb Jahren gegenüber Gründerszene. Daraus wurde aber nichts. "Es gibt immer wieder Phasen, die zur Verzögerung führen können. Aber das prinzipielle Konzept, wie wir unsere Batteriezelle bauen wollen, das funktioniert", kommentiert der CEO heute die Verzögerung. "Es hat sich alles etwas verzögert, wie das so oft ist, in der Batterien-Industrie. Die Entwicklung einer Batterie dauert einfach Zeit, weil es viele Parameter gibt, die man durch immer wieder erneutes Zyklisieren optimieren muss." Zyklisieren, das ist das wiederholten Laden und Entladen zur Prüfung einer Batterie.

2024 startet die Batterie-Produktion für Flugtaxis

Ab Ende des nächsten Jahres soll es dann wirklich losgehen. Da will Theion die Industrialisierung starten und eine kleinere Produktionslinie für Spezial-Anwendungen starten. Dazu zählen etwa Lithium-Schwefel-Batterien für eVOTL, also elektrische Fluggeräte wie Flugtaxis. Gerade die benötigen leichte Akkus, die viel Strom ziehen, wie Theion sie liefern möchte. Erste Batterie-Samples für die E-Auto-Industrie sollen in einem zweiten Schritt folgen.

"Die Automobilindustrie wird unser größter Markt werden", so Ehmes. Dafür braucht es aber noch Entwicklungszeit: "Um die Zellen in der Automobilindustrie gut einsetzen zu können, müssen wir die 1.000 Zyklen erreichen. Und das werden wir auch schaffen", so Ehmes. Derzeit erreichen die Theion-Batterien etwa 500 Zyklen zum Laden und Entladen. Andere Hersteller wie CATL hingegen versuchen, E-Auto-Batterien mit 10.000 Zyklen zu bauen. Das hält der Theion-CEO für unnötig: "Die 10.000 sind nicht notwendig. Jede Ladung sind rund 500 Kilometer. Wenn ich das E-Auto 1.000 mal lade, hat es 500.000 Kilometer hinter sich - dann ist das Auto auch am Ende."

Bei den eVOTL-Firmen steht Theion unter anderem mit Autoflight und Zapata im Austausch. Es sind Portfolio-Firmen von Szene-Größe Lukasz Gadowski, der bei Theion investiert ist.

Neben Lithium-Schwefel- arbeitet Theion auch an Natrium-Schwefel-Batterien - die Schwefel-Kathoden-Technologie bleibt dabei gleich. Natrium ist wie Schwefel auf dem Markt leicht erhältlich, im Gegensatz zu Batterie-Materialien wie etwa Kobalt. Schwefel ist ein Abfallprodukt der Petrochemie und entsteht bei der Veredelung von Erdöl und Erdgas. Natrium kommt unter anderem im Meerwasser vor.

Enpal setzt auf die Natrium-Schwefel-Batterie von Theion

Die Natrium-Schwefel-Batterie hat aber auch Nachteile, sie ist beispielsweise schwerer, kann damit also nicht für mobile Anwendungen wie Flugtaxis verwendet werden. Für stationäre Anwendungsfälle wie Heimspeicher für Solaranlagen hingegen ist sie gut geeignet, da es hier egal ist, wie schwer die Batterie ist.

Daher verwundert es auch nicht, dass Theion kürzlich ein strategisches Millionen-Investment von dem Solar-Unicorn Enpal erhalten hat, bei dem ebenfalls Gadowski investiert ist. Die Firma erhofft sich damit, künftig günstigere Heimspeicher anbieten zu können.

Derzeit sei man dabei, eine weitere 10-Millionen-Runde bei Investoren einzusammeln, so Ehmes. Für den Start der Produktion und die damit einhergehende Entwicklung neuer Maschinen mit Partnern werde es dann eine Series-A geben, im höheren Millionen-Bereich.