Fahrer von Elektrofahrzeugen und intensive Smartphone-Nutzer haben sehnsüchtig auf Siliziumanoden-Batterien gewartet, die versprechen, die Energiedichte drastisch zu erhöhen und Ladezeiten zu verkürzen.
Mehrere Unternehmen haben in den letzten zehn Jahren an Siliziumanoden gearbeitet, und die Technologie hält langsam Einzug in die Unterhaltungselektronik. Der Wearable-Hersteller Whoop beispielsweise verwendet Materialien von Sila, während die Batterien von Group14 in einer Vielzahl von Smartphones zu finden sind.
Der wahre Preis ist jedoch der Markt für Elektrofahrzeuge, der laut Benchmark Minerals die Unterhaltungselektronik um ein Vielfaches übertrifft. Um in diesen Markt einzusteigen, müssen Start-ups Siliziumanodenmaterial in weit größeren Mengen produzieren als bisher.
Um diese Größenordnung zu erreichen, hat Group14 am Donnerstag bekannt gegeben, dass die Produktion in seiner BAM-3-Fabrik in Südkorea begonnen hat. Die Anlage ist in der Lage, bis zu 2.000 Tonnen Silizium-Batteriematerial pro Jahr herzustellen – genug für 10 Gigawattstunden Energiespeicherung oder etwa 100.000 Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite.
„Das ist eine große Sache für uns, und ich denke, auch für die Branche“, sagte Rick Luebbe, Mitbegründer und CEO von Group14, gegenüber TechCrunch.
Die BAM-3-Anlage wurde als Joint Venture zwischen Group14 und SK, dem koreanischen Batteriehersteller, gegründet. SK besaß 75 % des Projekts, aber verkaufte seinen Anteil letzten Sommer an Group14.
„SK hatte seine eigenen Herausforderungen – finanzielle und gleichzeitig eine Neuausrichtung ihrer Batterie- und Batteriematerialienstrategie“, sagte Luebbe. „Das eröffnete uns eine großartige Gelegenheit, den Anteil von SK zu übernehmen.“
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Das Start-up arbeitet mit einer Reihe von Unternehmen zusammen, darunter die Batterieabteilung von Porsche, Cellforce Group, StoreDot, Molicel und Sionic. Porsche hat ebenfalls in Group14 investiert über seine Venture-Sparte.
Die meisten modernen Batterien nutzen Kohlenstoff als Anodenmaterial. Das funktioniert recht gut, aber Wissenschaftler wissen schon lange, dass Silizium, das bis zu zehnmal mehr Lithium-Ionen speichern kann, besser für die Energiespeicherung wäre, wenn sie nur einige hartnäckige Haltbarkeitsprobleme lösen könnten: Reine Siliziumanoden sind anfällig für Aufblähen und Zerfall, was sie für dauerhafte Ladezyklen über mehrere Jahre ungeeignet macht.
Group14s Lösung ist ein hartes Kohlenstoffgerüst, das winzige Siliziumpartikel stabilisiert und dadurch verhindert, dass die Anode aufquillt oder zerfällt. Das Gerüst ist mit nanoskaligen Löchern versehen, durch die Lithium-Ionen und Elektronen passieren können. Außerdem hilft es der Anode, schnell zu laden, ohne dabei beschädigt zu werden.
Einige Kunden von Group14, wie Sionic, nutzen Siliziumanoden, um die Energiedichte um bis zu 50 % zu erhöhen. Andere, wie Molicel, konzentrieren sich darauf, die Schnellladefähigkeit von Silizium zu nutzen, inklusive eines Designs, das eine Batterie in nur 90 Sekunden von leer auf voll bringen kann.
Eine solche Anwendung von Siliziumanoden könnte den Markt für Elektrofahrzeuge revolutionieren. Der chinesische EV-Hersteller BYD strebt bereits an, diese Fähigkeit zu realisieren: Letzte Woche stellte er ein neues Batteriepack vor, das von 10 % auf 70 % in nur fünf Minuten „Blitzladen“ kann. (Luebbe ist überzeugt, dass BYD in seinem neuen Akku Silizium-Kohlenstoff verwendet. „Es muss so sein“, sagte er.)
Wenn Ladennetze solche EVs unterstützen können, wäre Reichweitenangst Vergangenheit. Automobilhersteller bemühen sich momentan, Reichweiten von 300 bis 400 Meilen zu bieten, hauptsächlich um die Bedenken der Verbraucher zu mildern. Das Erreichen dieser Werte erfordert große Batterien, die Gewicht, Größe und Kosten erhöhen. Blitzladen, das eine sinnvolle Reichweite in Sekunden liefert, könnte es den Autoherstellern ermöglichen, kleinere Akkupacks zu bauen und Kosten sowie Gewicht zu sparen.
„Ich habe einen Rivian mit einer 130-Kilowattstunden-Batterie, die unglaublich teuer ist“, sagte Luebbe. Mit Blitzladen würden Konzepte wie induktives Laden an Ampeln – die heute vielleicht noch abwegig erscheinen – plötzlich machbar, so Luebbe. „Man würde niemals wieder über das Laden nachdenken.“
