Dieser Text ist zuerst im brutkasten-Printmagazin von Juni 2025 “Neue Welten” erschienen. Eine Download-Möglichkeit des gesamten Magazins findet sich am Ende dieses Artikels.

Ohne sie fährt kein E-Auto, läuft kein mobiler Speicher, bleibt Solarenergie in der Nacht ungenutzt: Die Batterie gilt in der Technik als Herzstück der Energiewende. „Ohne Stromspeicher ist die gesamte Energiewende quasi nicht möglich“, sagt Katja Fröhlich, Expertin für Batterietechnologien am Austrian Institute of Technology (AIT). Energie werde dezentral erzeugt und umgewandelt, „und man muss das Ganze natürlich irgendwo speichern“. Konkret heißt das: Sonne scheint auf viele Dächer, Wind weht über viele Felder – an manchen Tagen so stark, dass mehr Energie entsteht, als wir verbrauchen können. Im privaten Bereich kann eine Batterie die eigene Photovoltaikanlage rentabler machen, weil sie Strom für Regentage speichert. Im Stromnetz kann sie helfen, Fluktuationen auszugleichen.

Dass ausgerechnet der Lithium-Ionen-Batterie solch ein Siegeszug gelungen ist, hat mehrere Gründe. „Der Lithium-Ionen-Akku hat die Welt maßgeblich beeinflusst. Erst dadurch wurden Smartphones und viele mobile Anwendungen möglich. Sein großer Vorteil gegenüber früheren Akkus ist nicht nur die höhere Energie- und Leistungsdichte, sondern auch die lange Lebensdauer. Außerdem hat der Lithium-Akku keinen Memory-Effekt – das heißt, man kann ihn in jedem Ladezustand anhalten und weiterladen, ohne dass die Kapazität leidet“, erklärt Fröhlich.

Die Krux mit dem Lithium

Keine Batterie kann derzeit mehr Energie in weniger Raum packen als die Lithium-Ionen-Batterie. Doch sie hat mehrere Probleme: Ihre Bestandteile, die Rohstoffe Lithium, Kobalt und Nickel, kommen vor allem aus Ländern wie Chile, Australien, China und der Demokratischen Republik Kongo. Wer sie braucht, macht sich abhängig von komplexen Lieferketten und Regimen. Dass viele um dieselben endlichen Ressourcen kämpfen, verschärft geopolitische Spannungen. Auch die Umwelt leidet: Lithium-Abbau verbraucht große Mengen an Wasser und zerstört zum Teil Ökosysteme. In der Demokratischen Republik Kongo, wo vor allem Kobalt und Kupfer abgebaut werden, hat der Ausbau der Minen zu Vertreibung und Menschenrechtsverletzungen geführt. Das zeigt ein Bericht von Amnesty International.

Aktuell produzieren chinesische Hersteller wie Tesla-Lieferant CATL oder der E-Auto-Produzent BYD mehr als die Hälfte aller Lithium-Ionen-Akkus weltweit. Um es mit den Batteriegiganten in Asien aufzunehmen, müssen Österreich und seine Nachbarländer Jahrzehnte an Erfahrung, Infrastruktur und Tempo wettmachen. „Die Zellproduktion wurde in Europa lange vernachlässigt – erst jetzt wird langsam aufgeholt“, sagt Fröhlich. Genau daran arbeitet die Chemikerin mit ihrem Team am AIT: Sie untersucht, wie die Herstellung von Batteriezellen energieeffizienter und nachhaltiger werden kann. Ihre Gruppe entwickelt und nutzt Sensorik, um zu verstehen, was genau im Inneren einer Batteriezelle passiert. Sie weiß: „Ein großes Sicherheitsproblem bei heutigen Batterien ist der flüssige Elektrolyt, der bei Schäden stark reagieren kann.“ Denn am Ende, wenn die Batterie alt wird, beschädigt oder gar brennt, wird sie zur tickenden Zeitbombe. Und zu Sondermüll.

Bessere Lithium-Ionen-Batterien oder ihr Recycling allein werden aber nicht reichen, denn ir-
gendwann werden die Rohstoffe knapp. Der Bedarf explodiert: von 185 Gigawattstunden im Jahr 2020 auf 2.000 Gigawattstunden bis 2030, so Statista. Das liegt an der Elektrifizierung: Autos fahren elektrisch, Stromnetze brauchen Speicher, Fabriken wollen CO2-frei produzieren. Die Welt rüstet um. Forscher:innen und Startups in ganz Österreich tüfteln deswegen an Alternativen. Können sie dem Lithium-Akku den Rang ablaufen?

Eine Alternative aus der Küche

Das Wiener Startup Salzstrom setzt auf eine Option, die buchstäblich in jeder Küche steckt: Natrium, ein Bestandteil von Kochsalz. Natrium kommt viel häufiger vor als Lithium und lässt sich günstiger fördern. Ein weiteres Plus: Das Speichermaterial erlaubt umweltfreundlichere Komponenten, etwa Aluminium statt Kupfer oder Kohlenstoff aus Biomasse statt Grafit.

Salzstrom hat diese Technologie bis zur Marktreife gebracht, nur wenige Monate nach seiner Gründung. „Man kann auf viele Forschungsergebnisse der letzten 30 Jahre aufbauen. Deshalb war es möglich, die Technologie so rasch zur Kommerzialisierung zu bringen“, sagt Co-Founder Peter Arnold. Die Natrium-Ionen-Batterie funktioniert ähnlich wie ihr lithiumbasiertes Pendant. Stark vereinfacht gesagt nimmt man das Lithium raus und ersetzt es durch Natrium. „Natürlich muss man die Zellchemie anpassen, aber das Grundprinzip ist sehr ähnlich“, erklärt Arnold.

Ein erstes zertifiziertes 4,5-kWh-Heimspeichermodul haben Arnold und sein Team bereits in den Verkauf geschickt. Besonders in puncto Sicherheit punktet das neue System im Vergleich mit der Lithium-Ionen-Batterie. Zwar ist die Energiedichte etwas geringer, doch für stationäre Speicher etwa im Eigenheim oder der Industrie ist das kein Nachteil. Genau in diesen Bereichen möchte Salzstrom sich etablieren. Erst im April hat das Startup eine siebenstellige Pre-Seed Finanzierungsrunde abgeschlossen.

Nun hat Salzstrom auch die Industrie als Abnehmerin im Blickfeld. Mit dem Launch von Groß- und Kompaktspeichern mit Natrium-Ionen-Technologie dringt das Unternehmen in einen Markt mit großen europäischen Firmen wie VARTA oder Faradion vor. Sie alle arbeiten an industriell skalierbaren Natrium-Ionen-Batterien. Auch die österreichische Firma AccuPower hat vor Kurzem ihren ersten skalierbaren – und mobilen – Natrium-Ionen-Akku vorgestellt. „Wir sehen auf Industrieseite überraschend viel Interesse“, sagt Arnold. „Da hätten wir es gar nicht unbedingt erwartet – weil die Anforderungen an große Speichersysteme natürlich höher sind und sich Preisunterschiede noch stärker auf den Return on Investment auswirken. Das
ist für uns ein sehr positives Signal.“

Die Produkte sollen in unterschiedlichen Fällen Anwendung finden, zum Beispiel für das Speichern von PV-Strom von großen industriellen Solaranlagen, um ihn später zu nutzen oder zu verkaufen – etwa nachts oder am Wochenende, wenn die Maschinen stillstehen. Für stationäre Anwendungen eignet sich die Natrium-Ionen-Batterie gut. Im mobilen Bereich schwächelt sie allerdings wegen der Energiedichte. Würden Handys mit solchen Batterien ausgestattet werden, hätten wir Mobilfunkgeräte in einer Größe wie vor 15 Jahren: ein Rückschritt. „Damit die Technologie flächendeckend Fuß fassen kann, braucht es alles: mehr Stückzahlen, politische Rahmenbedingungen und stärkere Industriepartnerschaften“, erläutert Arnold. „Technologisch sind wir so weit – die Batterie funktioniert. Jetzt geht es darum, wie schnell wir sie anwenden wollen. In Europa haben wir eine starke Forschung, aber bei der Industrie hinken wir hinterher. Ohne Subventionen wird es schwer, mit den subventionierten asiatischen Märkten mitzuhalten.“

Denn auch in puncto Alternativen dominiert China den Markt: CATL will ab Dezember Natrium-Ionen-Batterien in E-Autos einsetzen, der Batterieriese BYD hat eine eigene Fabrik gebaut, um die Akkus herzustellen. Die Forschung zu alternativen Batterietechnologien konzentriert das Land auf schnell skalierbare Technologien. In Österreich gibt es zwar ein breiteres Spektrum an Alternativen – aber die meisten sind weit entfernt von der Marktreife.

Hat Österreich also überhaupt Chancen in diesem Rennen? „Wenn es wirklich um Zellproduktion oder Fertigung geht – da ist China auf einem ganz anderen Level. Die fliegen uns einfach um die Ohren. Die Chinesen bauen Fabriken für eine Milliarde Dollar in 14 Monaten – wir brauchen oft ein Jahr nur für die Genehmigung eines Standorts“, sagt Arnold. Versuchen müsse man es trotzdem. In Europa an Alternativen zu arbeiten sieht er als strategische Frage: „Wollen wir komplett abhängig sein oder eine eigene Produktion aufbauen?“

Speicher mit Vanilleduft

Auch ein Grazer Startup will der Lithium-Batterie den Kampf ansagen – und zwar mit Vanilleduft. Genauer: mit Vanillin, dem Aromastoff aus dem Pudding. Gewonnen wird er nicht aus der Schote, sondern aus Lignin, einem Abfallprodukt aus der Papierindustrie, das normalerweise in den Müll wandert. Bei Ecolyte wird es zum Stromspeicher – in sogenannten Redox-Flow-Batterien.

„Der grundlegende Unterschied ist, dass wir die Energie in Lösungen speichern“, erklärt Stefan Spirk, CEO von Ecolyte und TU-Professor für Chemie und Technologie von Biomaterialien. Bei Lithium-Ionen-Batterien liegt die Energie in festen Elektrodenmaterialien, bei Redox-Flow-Batterien fließt sie durch die Zelle. Redox-Flow-Batterien speichern Energie in zwei flüssigen Elektrolyten, die in getrennten Tanks zirkulieren und beim Durchfluss durch eine Reaktionszelle chemisch reagieren, um Strom zu erzeugen. Weil die Reaktion im Kreislauf stattfindet und nicht in der Batterie selbst, gilt die Technologie als feuerfest. Und die Speicherkapazität ist skalierbar: je größer der Tank, desto mehr Energie. Dass das Speichermaterial bei Ecolyte aus Papierabfall stammt, macht die Herstellung umweltfreundlicher. Aber auch der Vanillin-Akku erreicht die Energiedichte der Lithium-Batterie nicht.

„Um ein Handy mit der Ecolyte-Technologie zu betreiben, würde man ungefähr zwei Liter Flüssigkeit benötigen. Bei Speichern in Windkraftwerken spielt das aber beispielsweise keine Rolle“, sagt Spirk. Einen „ersten großen Prototyp“ nimmt das Ecolyte-Team gerade in Betrieb. Er wird Teil eines dezentralen, autarken Energiesystems und speichert dort erneuerbare Energie aus Wind- und Solarkraft. Bis die Technologie serienreif ist, dauert es aber noch. Auf einen genauen Zeitrahmen will Spirk sich nicht festlegen. „Wenn wir den Prototyp hinkriegen, steht uns nichts mehr im Weg“, sagt er. Redox-Flow-Systeme benötigen eine komplexere Struktur als andere Batterien, das heißt, sie brauchen mehr Platz – und sind teurer in der Skalierung.

Das Gute ist: Ecolyte, gegründet 2022, kann sich eine lange Entwicklungsphase leisten. Im Jahr 2023 hat das Spin-off der TU Graz 4,6 Millionen Euro Fördergelder von der EU erhalten. Das Kapital fließt aber nicht nur in das Startup selbst, sondern bezahlt auch die Arbeit von all jenen, die die Technologie mitentwickeln. Mehrere Universitäten sind daran beteiligt, auch nationale Förderungen gibt es. Und der Zugang zur Infrastruktur der TU erleichtere die Forschung enorm, sagt Spirk.

Und trotzdem: Um innovative Batterietechnologien skalieren zu können, brauche es in Österreich auch den Willen, in solche Projekte zu investieren. „In Europa fehlt einfach die Kultur des Risikokapitals“, sagt Spirk.

Aus der Luft gegriffen

Noch kein Spin-off, aber auf einem guten Weg dorthin ist ein Forschungsprojekt der TU Wien. Eine Forschungsgruppe rund um Alexander Opitz setzt dort auf etwas, das auf den ersten Blick wenig aufregend klingt, aber tief im Inneren einer Batterie großes Potenzial entfaltet: Sauerstoff. Seit Kurzem gibt es für die Batterietechnologie ein eigenes Christian-Doppler-Labor – immerhin soll hier etwas komplett Neues entstehen: die Sauerstoff-Ionen-Batterie. Statt Lithium wandern Sauerstoffionen durch keramische Festkörper, während die Zelle bei Temperaturen von 300 bis 500 Grad Celsius arbeitet. Sie wird so zwar heißer als eine Lithium-Ionen-Batterie im Normalbetrieb – enthält aber keine brennbaren oder giftigen Stoffe und läuft auch nicht Gefahr zu explodieren.

Die Idee dahinter ist nicht völlig neu: Ähnliche Materialien werden schon seit Jahrzehnten in Brennstoffzellen verwendet. Die Sauerstoff-Ionen-Batterie selbst ist aber erst 2022 entwickelt worden – zunächst als sehr kleine Dünnfilmzelle. Jetzt wollen die Forschenden gemeinsam mit dem Energiekonzern Verbund diesen Ansatz weiterentwickeln und mit Verfahren wie dem Siebdruck auf größere Batterien übertragen. „Wir haben jetzt noch Modellmaterialien, aber wir können ganze Zellen herstellen“, sagt Forschungsleiter Opitz.

Was fehlt, ist die Reife für den industriellen Einsatz. Noch steckt die Forschung in den Kinderschuhen, doch die Vision ist klar: großskalige Speicheranlagen, zum Beispiel für Solarstrom oder Windparks. Denn gleich wie die Natrium-Ionen-Akkus von Salzstrom oder die Redox-Flow-Batterien von Ecolyte brauchen die Sauerstoff-Ionen-Akkus deutlich mehr Platz als ihr Lithium-Pendant. In Zahlen bedeutet das: Aktuell erreichen sie nur etwa 30 bis 40 Prozent der volumetrischen Ladungsdichte. Auf gleichem Raum speichern sie bislang also deutlich weniger Energie. Doch Opitz und sein Team sehen großes Potenzial in der Technologie. Theoretisch könnten bestimmte Materialkombinationen sogar auf das Niveau von heutigen Lithium-Kathodenmaterialien kommen – oder dieses langfristig übertreffen. Denn je mehr Sauerstoff das Material flexibel aufnehmen und abgeben kann, desto höher ist das Speicherpotenzial der Batterie.

Voraussetzung dafür ist allerdings noch viel Forschungsarbeit. „In den nächsten fünf Jahren wird es für Privathaushalte noch nichts zu kaufen geben. Ob es dann Mitte der 2030er oder erst 2040 so weit ist, wird sich zeigen“, sagt Opitz. Alexander Viernstein, Postdoc in Opitz’ Forschungsgruppe, hat jedenfalls auch den ökonomischen Erfolg des Vorhabens im Blick: „Die Vision ist groß, aber der nächste realistische Schritt in eine wirtschaftliche Richtung ist, dass wir tatsächlich eine Ausgründung machen“, sagt er. Viernstein plant sie für das erste Drittel der Forschungszeit, die aktuell auf sieben Jahre ausgelegt ist.

Materialien auf Partnersuche

Die Idee für die Sauerstoff-Ionen-Batterie entstand aus einem anderen Bereich – der Forschung an Brennstoffzellen. Was dort in Theorie und Literatur gut aussah, funktionierte auch in der Praxis. Aber nicht aus jedem Material lässt sich so einfach eine Batterie bauen. Es gibt ein paar Regeln, die Innovator:innen befolgen müssen, den Bauplan sozusagen. Er sieht bei allen bekannten Akkusystemen gleich aus.

Um zu funktionieren, braucht eine Batterie eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyten. Die Anode, bei Lithium-Akkus meist aus Grafit oder Silizium, gibt beim Entladen Elektronen ab, die Kathode aus Lithium-Ionen nimmt die Elektronen auf. Der Elektrolyt, der flüssig oder fest sein kann, trägt die Ionen von der Anode zur Kathode – und wieder zurück. Nach diesem Prinzip funktionieren auch andere Batterien, allerdings nutzen sie andere Materialien. Es geht darum, Bestandteile zu finden, die die richtigen Eigenschaften aufweisen, um miteinander zu agieren

„Man schaut sich an, wie groß das Delta zwischen zwei Elektrodenpaaren ist – also die Spannung, die sich daraus ergibt. Dann muss man einen Elektrolyten finden, der in diesem Spannungsfenster stabil ist“, erklärt Batterieforscherin Fröhlich. Die theoretischen Kapazitäten könne man sich ausrechnen, man wisse, wie viele Elektronen abgegeben werden und wie viel Ladung übertragen werden kann. Findet jemand solch ein Material, muss dessen Ursprung geprüft werden. „Man muss sich überlegen, wie verfügbar das Material ist, wie viel es in der Erdkruste gibt, in welchen Verbindungen es vorkommt und ob man es leicht oder schwer abbauen kann“, erklärt Fröhlich. Als weiteres wichtiges Kriterium definiert sie die Produktion: Sind die Verfahren ganz anders als für bisherige Systeme, müsste man erst alles umbauen – und das muss sich auch rentieren.

Mehr als kluge Forschung

Und das ist der springende Punkt – für Startups noch mehr als für die Forschung: Wir brauchen nicht nur Batterietechnologien, die funktionieren, sie müssen auch leistbar sein; leistbar für Endkund:innen, aber auch leistbar für die Umwelt. Dass Alternativen dem Lithium-Akku komplett den Rang ablaufen werden, halten die Forschenden aktuell für unwahrscheinlich. „Das Feld wird sich in Zukunft sicher noch viel stärker diversifizieren. Aber der Lithium-Ionen-Akku wird uns trotzdem noch sehr lange begleiten“, sagt Fröhlich. Das bestätigt auch Opitz von der TU Wien: „Ich glaube nicht, dass man die Lithium-Ionen-Batterie komplett ersetzen wird – oder überhaupt ersetzen muss. Aber es wird viele Anwendungsfälle geben, wobei es idealerweise für jeden Anwendungsfall einen optimalen Batterietyp geben wird.“

Fröhlich verweist darauf, dass auch bei Lithium-Ionen-Akkus unterschiedliche Versionen existieren, also unterschiedliche Anoden-, Kathoden- und Elektrolytmaterialien. Dass es auch in diesem Bereich ständig neue Entwicklungen gibt, zeigt, dass die Forschung noch lange nicht abgeschlossen ist. Aber auch, wenn gerade viel Neues entsteht: Die Möglichkeiten sind begrenzt – immerhin ist das Periodensystem endlich.

Um mit den österreichischen Alternativen auf dem globalen Markt wettbewerbsfähig zu sein, braucht es aber mehr als nur kluge Forschung. Die europäischen Unternehmen treten gegen stark subventionierte Märkte in Asien an. Langfristig könnten alternative Batterietechnologien allerdings günstiger werden als Lithium-Ionen-Batterien – vorausgesetzt, sie erreichen ausreichend große Produktionsmengen. So steht es in einer Roadmap des deutschen Fraunhofer Instituts. Politische Rahmenbedingungen und Förderungen könnten daher entscheidend sein, um Technologien aus dem Labor in die industrielle Anwendung zu bringen.