Aerogele werden bis 2034 ein 2,6-Milliarden-Dollar-Markt sein

Laut einem neuen Bericht von IDTechEx verzeichneten Aerogele, die oft als Vliesdecken für die Hochtemperaturisolierung geliefert werden, in der Vergangenheit ein stetiges Marktwachstum und erreichten im Jahr 2022 einen Markt von knapp 450 Millionen US-Dollar.

Die Fortschritte waren langsamer als erwartet, was vor allem auf die Konkurrenz mit kostengünstigeren etablierten Dämmstoffen zurückzuführen ist. Das Aufkommen von Aerogelen als Brandschutzmaterial für Batterien von Elektrofahrzeugen (EV) bietet eine neue und schnell wachsende Chance für den Aerogel-Markt. Der IDTechEx-Bericht „Aerogels 2024-2034: Technologies, Markets and Players“ prognostiziert, dass Batterien für Elektrofahrzeuge bis 2025 mehr als die Hälfte des Aerogel-Marktes ausmachen werden.

WärmedämmungAerogele sind dafür bekannt, dass sie eine hervorragende Wärmeisolierung (15–20 mW/mK) aufweisen, was sie ideal für EV-Batterien macht.

Typischerweise werden Batteriezellen über Wärmemanagementstrategien wie Wasserkühlplatten und Kühlmittelkanäle gekühlt. Um diese herum kann es jedoch von Vorteil sein, die Zellen thermisch voneinander zu isolieren. Dies trägt dazu bei, die Zellen bei kalten Bedingungen warm zu halten und verhindert die Wärmeübertragung zwischen den Zellen im Falle einer Überhitzung der Zelle. Aerogele haben außerdem eine sehr geringe Dichte (<0,2 g/cm3), was zur Energiedichte der Packung beiträgt.

Eine der Einschränkungen bei der Einführung von Aerogel in Elektrofahrzeugen war die niedrigere maximale Verbrennungstemperatur. Da OEMs bei einem Thermal Runaway-Ereignis für Sicherheit sorgen wollen, gehen Aerogel-Hersteller mittlerweile weitgehend davon aus, dass ihre Materialien Schutz weit über 1000 °C bieten.

Ein weiteres Problem war der Umgang mit diesen Materialien und ihre „staubige“ Beschaffenheit. Um dem entgegenzuwirken, bieten mehrere Aerogel-Hersteller ihre EV-Produkte in Form von gekapselten Beuteln an, die eine direkte Integration in die Batterie ermöglichen.

Wie bei allem im Automobilbereich waren die Kosten ein Hindernis. Dies kann durch die Tatsache etwas gemildert werden, dass Aerogele mehrere Eigenschaften bieten können. Da Batteriepakete für Elektrofahrzeuge durch stärkere Integration zu einer höheren Energiedichte tendieren, rücken multifunktionale Materialien in den Fokus. Aerogele können Wärmedämmung, elektrische Isolierung, Brandschutz und eine gewisse Kompressionsleistung bieten. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Kosten zu senken, um mit Alternativen konkurrieren zu können, wenn die Produktion ausgeweitet wird und die Bestellungen höhere Volumina erreichen.

Wettbewerb Zu den häufig verwendeten Brandschutzmaterialien gehören Keramikdecken, Glimmerplatten und Schaumstoffeinkapselungen. Es gibt auch eine Vielzahl anderer Materialien, die in diesem Bereich konkurrieren wollen, darunter intumeszierende Materialien und Phasenwechselmaterialien. Jedes hat seine eigenen Kompromisse in Bezug auf Kerneigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Dichte, Kompressionsleistung, maximale Schutztemperatur, Nachhaltigkeit und mehr. Auch das spezifische Batteriedesign hat Auswirkungen auf die Wahl, beispielsweise auf das Zellformat (Beutel, prismatisch, zylindrisch) und die Packstruktur (Zelle-zu-Pack, Wärmemanagementstrategie usw.).

IDTechEx stellt fest, dass mehrere Optionen weiterhin Chancen bieten werden und dass keine einzige Lösung den Markt in den nächsten 10 Jahren voraussichtlich vollständig dominieren wird.

Die meisten frühen Aerogel-Fortschritte auf dem EV-Markt fanden in China bei Elektrobussen statt. Jetzt hat der Marktführer Aspen Aerogels mit Sitz in den USA deutliche Fortschritte gemacht. Der mit seinem PyroThin EV-Material erzielte Umsatz stieg im Jahr 2022 auf 55,6 Millionen US-Dollar – das Doppelte seines Wertes im Jahr 2021. Aspen hat von GM Aufträge für seine Ultium-Plattform sowie für Toyota und mehrere andere erhalten.

China verfügt über den Großteil der gesamten Aerogel-Produktionskapazität. Ein wichtiger Akteur bei Elektrofahrzeugen ist IBIH, das mit seiner ersten Produktion im Jahr 2017 seine Kapazität bis 2023 verdoppelt hat und weitere Erweiterungen im Gange sind.

IBIH verkauft den Großteil seiner Produkte an führende Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien und teilte IDTechEx mit, dass sich der Umsatz seit 2020 jedes Jahr verdoppelt hat. Auf dem chinesischen Markt gibt es auch viele andere Aerogel-Anbieter, bei denen es sich zumeist um recht junge Unternehmen handelt, die sich in unterschiedlichen Produktions- und Elektrostadien befinden Beteiligung.

Der Aerogel-Markt ist stetig gewachsen, aber Elektrofahrzeuge werden für ein schnelles Wachstum des Marktes sorgen. IDTechEx prognostiziert, dass der gesamte Aerogel-Markt bis 2034 2,6 Milliarden US-Dollar übersteigen wird, wobei der Großteil von Elektrofahrzeugbatterien eingenommen wird. Mehrere andere Materialien werden in diesem Bereich konkurrieren, aber Aerogele werden voraussichtlich zur Standardoption werden.

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