Lithium und Herausforderungen der Batterietechnologie
Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel, Graphit, Aluminium, Zinn, Mangan und Kupfer werden unter anderem für die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Lithium und Graphit sind für die heutigen Generationen von Lithium-Ionen-Batterien von entscheidender Bedeutung.
Die Preise sind in den letzten Jahren regelrecht explodiert.
Durch die hohe Nachfrage nach Lithium sind die Preise in den letzten Jahren explodiert. Ein Ende ist nicht absehbar. Recycling oder die Verwendung anderer Materialen sind prinzipiell mittelfristig Möglichkeiten, die sich verschärfende Angebotsknappheit von Lithium zu entspannen. Wesentlich zukunftsträchtiger sind aktuell innovative Verfahren, die Akkus günstiger, langlebiger und sicherer machen. Hier kommt die Altech Advanced Materials AG ins Spiel.
Unternehmensprofil Altech Advanced Materials AG
Die Altech Advanced Materials AG setzt auf Innovationen im Bereich der Lithium-Ionen-Batterie-Technologie. Organisatorisch ist das in Heidelberg ansässige Unternehmen als Beteiligungsgesellschaft mit Schwerpunkten Rohstoffgewinnung und -verarbeitung, Chemikalien, Herstellung aller Arten von Verpackungen und Papierprodukten sowie deren Vertrieb aufgestellt.
Im Dezember 2020 erwarben die Heidelberger 25% der Anteile an der Altech Industries Germany GmbH („AIG“). Großanteilseigner ist die Altech Chemicals Australia Pty Ltd (ATC), an der die Altech Advanced Materials AG wiederum beteiligt ist. Die Australier und die deutsche Tochtergesellschaft planen den Aufbau einer Pilot-Produktionsanlage zur Herstellung von Beschichtungsmaterial für Batterie-Anoden in Ostdeutschland.
AIG hält die exklusiven Rechte für die Europäische Union zur Nutzung der Patente von ATC und Altech in Bezug auf die Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid (HPA) und Anode Grade Aluminiumoxid, dem Anoden-Batteriebeschichtungsmaterial. Zudem planen die Australier mit dem Aufbau einer Fabrik in Malaysia und damit das deutsche Werk mit HPA zu belliefern.
HPA ist ein hochwertiges, wirtschaftlich lukratives und stark nachgefragtes Produkt, da es für die Herstellung von synthetischem Saphir essenziell ist. Synthetischer Saphir wird in der Herstellung von Substraten für LED-Lampen, Halbleiter-Wafern in der Elektronikindustrie sowie kratzfestem synthetischen Saphirglas für Armbanduhren, optische Fenster und Smartphone-Komponenten eingesetzt. Es existieren keine Substitute und die Nachfrage steigt ungebrochen.
Game-Changer-Technologie
Bestehende Lithium-Ionen-Batterien weisen einen entscheidenden Nachteil auf. Bereits nach dem ersten Ladezyklus verlieren sie bis zu 15% ihrer Leistung. Dieser Leistungsverlust setzt sich über die Lebensdauer des Akkus fort. Die Ursache liegt in der Entstehung einer Grenzschicht, in der das Lithium gebunden ist. Hier setzt Altech an.
Die Lösung: mit einer keramischen, also hauchdünnen Beschichtung, einer Nanobeschichtung des Anodenmaterials mit Aluminiumoxid, kann diese Grenzschicht reproduziert werden, sodass der negative Effekt nach Angaben nicht auftritt.
Altech verfügt über viel Erfahrung in Bezug auf die Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid, dem keramischen Grundstoff. Diese Technologie- und Prozesserfahrung nutzen die Heidelberger nun bei der Entwicklung innovativer Lithium-Ionen-Batterien.
Normalerweise kommt als Anode Graphit zur Anwendung. Graphit verfügt aber im Vergleich zu Silizium nur über rund ein Zehntel der Ladekapazität. Deshalb entwickeln die Deutschen keramische Anoden-Beschichtungen, die mit Silizium angereichert werden. Mit diesem Ansatz lässt sich die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien erhöhen, was zu einer signifikanten Senkung der Speicherkosten, also der Batteriekosten pro Ladekapazität führt. Auch die Reichweite von E-Autos lässt sich deutlich steigern.
Eine Prise Zukunft
Metallurgisches Silizium ist ein vielversprechendes Anodenmaterial für die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien. Wie beschrieben bietet Silizium im Vergleich zu Graphit eine zehn Mal höhere Energiedichte. Silizium ist zudem ein vergleichsweise günstiges Material und die Gewinnung mit wenig Umweltbelastungen verbunden. Silizium ist ein klassisches Halbmetall, weist daher sowohl Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen auf und spielt u.a. in der Solar- und Halbleitertechnologie eine große Rolle.
Allerdings weist das Material auch zwei entscheidende Nachteile auf, warum der Einsatz eines größeren Silizium-Anteils in Batterieanoden bislang scheiterte. Erstens dehnt sich Silizium während des Batteriebetriebs stark aus - als Konsequenz führt dies zum Aufquellen, Brechen und letztendlich zum Versagen der Batterie. Zweitens deaktiviert Silizium bis zu 50% der Lithium-Ionen in einer Batterie, was einer Halbierung der Leistung gleichkommt.
Schon jetzt kann eine Leistungssteigerung von Batterien von mehr als 15% sowie eine um bis zu 30% längere Lebensdauer erzielen. Sollte es den Heidelbergern gelingen, den Silizium-Anteil an der Anode weitern zu steigern, sind nach Unternehmensangaben auch Leistungssteigerungen von 50 oder 100% möglich.
Schon jetzt lässt sich die Leistung der Batterien durch die Technologie steigern.
Erste Ergebnisse des Technologiepartners Altech Chemicals Limited sind vielversprechend: Labortests von Altechs Graphit-Silizium-Verbundbatterien haben stabile Ergebnisse mit deutlich verbesserten Eigenschaften belegt. Die Labortests mit Micro-Halbzellen haben ergeben, dass die Lithium-Ionen-Batterien von Altech einen Durchschnittswert von etwa 430 mAh/g aufweisen. Normale LithiumIonen-Batterien kommen dagegen nur auf einen Wert von 330 mAh/g. Zudem weisen die Batterien von Altech eine sehr gute Zyklusstabilität auf, was in Batterietests über lange Zeiträume mit mehr als 150 Zyklen nachgewiesen wurde.
Unter dem Strich kann dieser Ansatz somit eine Steigerung der Batterieleistung und Lebensdauer sowie eine höhere Sicherheit erzielen.
Forschung und Kooperationen
Die Entwicklung moderner Batterien dauert Jahre. Durch die Verwendung einer sogenannten Drop-In-Technologie könnte Altech aber schnell am Markt sein. Intensive Forschung und Kooperationen, aber auch ein Gespür, was der Markt will, sind von entscheidender Bedeutung. So gibt es natürlich immer einen Zielkonflikt zwischen Maximalleistungen und Gewicht. Die Gesellschaft ist überzeugt eine E-Auto-Batterie zu schaffen, die gemessen an ihrem Gewicht oder ihrem Volumen viel leistungsfähiger als die Konkurrenzprodukte sind.
Aber auch die Rohstoffsicherheit muss geben sein. So haben die Heidelberger eine Kooperation und Lieferabsichtserklärung mit SGL Carbon sowie mit dem spanischen Silizium-Hersteller Ferroglobe geschlossen.
Road Map
Ein wichtiger Schritt in Richtung Markreife ist der Aufbau einer Pilotanlage zur Produktion der innovativen Anoden-Beschichtung. Ein 14 Hektar großes Industriegelände wurde dazu im Industriepark Schwarze Pumpe in der Gemeinde Spreewald in Sachsen erworben. Mehrere Unternehmen haben sich in dieser Region mit Batterie-Projekten niedergelassen, nicht weit entfernt befinden sich Standorte von Autoherstellern.
Das Werk soll eine Kapazität von rund 10.000t jährlich produzieren. Der Entwurf der Pilotanlage wurde fertiggestellt, anfangs sollen 120kg pro Tag des Lithium-Ionen Batteriematerials für Tests und Qualifizierungen bei Kunden hergestellt werden. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen werden das Anlagendesign und die Prozessparameter für eine großtechnische Produktionsanlage optimiert.
Ebenfalls im Konzernverbund angesiedelt ist eine Gesellschaft, die den Bau eines Werks in Malaysia vorantreibt. Aus diesem soll das Rohmaterial, das hochreine Aluminiumoxid (99,99%), für das deutsche Werk bezogen werden. Da aber hochreines Aluminiumoxid in vielen Bereichen eine starke Nachfrage erfährt, z.B. aus den Bereichen Halbleiter, Medizintechnik oder Saphirglas, blickt das Werk mit einer geplanten jährlichen Kapazität von 4.500t HPA auch ohne die Nachfrage aus Deutschland auf eine rosige Zukunft.
"Wir wissen ganz genau, was wir tun und setzen eine für uns bewährte Technologie industriell anwendbar und skalierbar um."
Financials
Die Gesellschaft befindet sich in einem relativ frühen Unternehmensstadium. Nach der Entwicklung und Tests der innovativen Verfahren ist der anstehende Bau der Pilotanlage in Ostdeutschland ein entscheidender Meilenstein.
Somit verwundert es nicht, dass die Heidelberger momentan noch rote Zahlen schreiben. Nach vorläufigen Eckdaten hat sich der Jahresfehlbetrag im abgelaufenen Geschäftsjahr auf -618 TEUR nach -874 TEUR reduziert. Das Eigenkapital zum Jahresende lag mit 3,166 Mio. EUR nach Durchführung einer Kapitalerhöhung deutlich über dem Vorjahreswert von 972 TEUR.
Die Gesellschaft verfügt aktuell über ein Grundkapital von 5,65 Mio. EUR, womit die Gesellschaft über einen Börsenwert von rund 5,7 Mio. EUR verfügt. Um zukünftige Investitionen zu stemmen und die Verwässerung für Altaktionäre zu begrenzen, könnte nach Unternehmensaussagen die Emission eines „Green Bond“ eine Option sein. Sicherlich ist beim weiteren Wachstum Großaktionär Deutsche Balaton eine hilfreiche Stütze.
SWOT
Stärken & Chancen
- Hohe Kompetenz (Technologie- und Prozesserfahrung) in der Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid (HPA)
- Innovativer Ansatz bei der Beschichtung von Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien
- Fertigung im industriellen Maßstab = Game Changer
- Hohes Marktpotenzial für verbesserte Lithium-Ionen-Batterien: Steigerung der Batterieleistung und Lebensdauer sowie eine höhere Sicherheit
- Potenzielle Kostenfüherschaft
- Reinheit der Grundstoffe ermöglicht Steuerungsmöglichkeiten im Fertigungsprozess
Schwächen & Risiken
- Noch ist keine Fertigung im industriellen Maßstab nachgewiesen
- Hoher Finanzierungsbedarf
Fazit
Die Altech Advanced Materials AG könnte mit innovativen Ansätzen zur Optimierung der Leistungsfähigkeit von Batterien nicht nur den Markt ordentlich aufmischen, sondern zudem einen wertvollen Beitrag zur Energiewende und Elektromobilität leisten.
Einen entscheidenden Meilenstein muss die Gesellschaft mit dem Aufbau einer Pilotanlage vollbringen und unter Beweis stellen, dass das innovative Hochleistungs-Anoden-Material marktfähig ist und im industriellen Maßstab produziert werden kann.
Gelingt das, ist es ein Game Changer, der zu einer Neubewertung des Mirco Cap führen würde. Aktuell bringen die Deutschen lediglich knapp 6 Mio. EUR auf die Börsenwaage. Das Stemmen anstehender Investitionen soll in erster Linie auf der Fremdkapitalseite stattfinden, die Emission eines „Green Bond“ ist zudem eine Alternative, so das Unternehmen. Somit sollen Verwässerungen für die bestehenden Aktionäre minimiert werden.
