Lithium- und Natrium-Ionen-Technologien eng verknüpft
KI-gestützte Patentanalyse zu Batterietechnologien
Ein Forschungsteam zeigt mithilfe einer KI-gestützten Patentanalyse, wie stark Batterietechnologien aufeinander aufbauen. Das Ergebnis: Industrie- und Innovationsstrategien müssen technologische Abhängigkeiten viel stärker berücksichtigen.
Neue Batterietechnologien machen es Neueinsteigern nicht einfach.
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Batterien
gelten als Schlüsseltechnologie für die globale Energie- und
Mobilitätswende. Neben den etablierten Lithium-Ionen-Batterien
gewinnen Natrium-Ionen-Batterien zunehmend an Bedeutung, vor allem
wegen der Kostenvorteile und Unabhängigkeit von knappen Rohstoffen
wie Lithium oder Kobalt. Bislang galten solche neuen Batterietypen
oft als Chance, technologische Rückstände gegenüber Marktführern
schnell aufzuholen. Eine in der Fachzeitschrift Nature
Energy veröffentlichte Studie eines Forschungsteams der
Fraunhofer FFB, der Universität Münster, der ETH Zürich sowie der
Stanford University zeigt nun jedoch, dass ein solcher
technologischer Neustart schwieriger ist als gedacht, da die neuen
Technologien stark auf dem bestehenden Wissen aufbauen.
Etablierte
Marktakteure haben demnach strukturelle Vorteile, weil sie
chemieübergreifendes Produktions- und Designwissen nutzen können.
Dadurch sind Markteintrittsbarrieren für neue Akteure höher als
häufig diskutiert. Gängige Prognosen, die verschiedene
Batterietechnologien als voneinander unabhängige Lernpfade
modellieren, könnten Kostenentwicklungen und Wettbewerbsdynamiken
systematisch verzerren, warnen die Forscher. Denn die Ergebnisse
zeigen, dass der Wechsel zu einer neuen Batterietechnologie nicht
automatisch eine Tür für neue Marktteilnehmer öffnet. Etablierte
Unternehmen bauen ihren Vorsprung weiter aus, indem sie ihr Wissen
über Design und Produktion übertragen. Für Neueinsteiger ohne
Erfahrung mit Lithium-Ionen-Batterien entstehen dadurch deutlich
höhere Hürden als bislang angenommen.
Auch für die Industriepolitik sind diese Befunde wegweisend. Policy-Strategien sollten Batterien als technologisch einheitliche Systeme betrachten. Denn ein Wettbewerbsvorteil entsteht nicht durch isoliertes Fachwissen, sondern durch die Beherrschung übergreifender technologischer Fähigkeiten.
Prof. Dr. Tobias Schmidt von der ETH Zürich
Wissensaustausch
stärker als Weiterentwicklung
Die
Wissenschaftler analysierten für die Studie mehr als 15.000 Patente.
Mithilfe künstlicher Intelligenz (Large Language Models)
klassifizierten sie die Patente automatisch nach
Elektrodenmaterialien und Innovationsart (Produkt- oder
Prozessinnovation) und rekonstruierten, wie das Wissen weitergegeben
wurde. Die Ergebnisse belegen einen massiven, anhaltenden
Wissensaustausch mit Blick auf verschiedene Lithium-Ionen-Varianten
und zwischen Lithium- und Natrium-Ionen-Batterien. Dabei lässt sich
vor allem eine Weitergabe von Wissen von der etablierten
Lithium-Ionen-Technologie hin zu neueren Natrium-Ionen-Technologien
beobachten. In einigen Fällen, etwa zwischen unterschiedlichen
Lithium-Ionen-Technologien, ist dieser technologieübergreifende
Wissensaustausch sogar stärker als die Weiterentwicklung innerhalb
derselben Technologie.
Neben
den industriepolitischen Auswirkungen setzt die Studie auch
methodisch neue Maßstäbe: Das Team kombinierte erstmals eine
KI-gestützte Patentklassifikation mit einer Analyse, wie Patente im
Zeitverlauf aufeinander aufbauen. Der Ansatz lässt sich auf andere
Technologiefelder übertragen, um technologische Abhängigkeiten und
Markteintrittsbarrieren frühzeitig zu erkennen.
