BTRY industrialisiert ultradünne Festkörperbatterien

Das Schweizer Deep-Tech-Startup BTRY, ein Spin-off der Empa und ETH Zürich, sicherte sich kürzlich eine Finanzierung über 4,6 Millionen CHF, um seine ultradünne Festkörperbatterie zu industrialisieren. Das Unternehmen fertigt die Akkus in einer Rolle-zu-Rolle-Fertigung und nutzt dabei eine Vakuumbeschichtung aus der Halbleiterindustrie. Die Zellen sind lediglich 0,1 mm dick und ermöglichen Ladezeiten von unter einer Minute sowie eine thermische Stabilität von bis 150°C. Darüber hinaus besteht keine Brandgefahr, da sie keinen flüssigen Elektrolyten enthalten. BTRY adressiert damit gezielt Nischen wie IoT-Sensoren und Medizintechnik, für die herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus zu groß oder temperatursensibel sind.

Halbleiter-Methodik statt klassischer Chemie

BTRY unterscheidet sich in der Herstellung grundlegend von der konventionellen Batterieproduktion. Während etablierte Hersteller auf nasschemische Verfahren setzen – das sogenannte „Slurry“-Mischen von Pasten mit toxischen Lösungsmitteln –, adaptiert das Startup Methoden aus der Halbleiterindustrie. Das Fundament dieser Technologie ist die Vakuumbeschichtung mittels Sputterns (physikalische Gasphasenabscheidung). In einer Hochvakuumkammer werden die aktiven Materialien atomgenau als Dünnschicht auf ein Substrat aufgedampft.

Dieser Prozess eliminiert nicht nur Umwelt- und Gesundheitsrisiken durch den Verzicht auf Lösungsmittel, sondern ermöglicht ein Höchstmaß an Präzision in der Schichtarchitektur. Durch das kontrollierte Übereinanderstapeln dieser nanometergenauen Schichten wird die geringe Kapazität früherer Dünnschichtbatterien überwunden. Das Ergebnis ist eine All-Solid-State-Architektur, die durch ihre hohe Materialreinheit und mechanische Stabilität die physikalischen Grenzen flüssigkeitsbasierter Lithium-Ionen-Systeme überwindet.

Effizienz durch Rolle-zu-Rolle-Fertigung

Um die Technologie wirtschaftlich zu machen, überträgt BTRY die Präzisionsfertigung auf industrielle Maßstäbe. Mit der Rolle-zu-Rolle-Fertigung realisiert BTRY eine industrielle Skalierung, die weit über die laborübliche Fertigung auf starren Trägern hinausgeht. Dieses Verfahren kennt man aus der Druckindustrie oder der Herstellung von Verpackungsfolien und erlaubt eine kontinuierliche Produktion auf langen, flexiblen Bahnen.

Durch die Integration der Vakuumbeschichtung in diesen Prozess ist es möglich, die verschiedenen Batterieschichten ohne Unterbrechung hintereinander aufzutragen. Dies führt zu einer erheblichen Reduktion der Produktionszeit und des Materialverbrauchs. Ein weiterer Vorteil ist der geringe ökologische Fußabdruck, bedingt durch den vollständigen Verzicht auf Lösungsmittel. Für die Skalierung bedeutet das, dass die Technologie kein reines Laborkonzept mehr ist, sondern direkt in großen Mengen für den Weltmarkt produzierbar ist.

Leistungsdaten: Ladegeschwindigkeit und Hitzebeständigkeit

Zudem unterscheiden sich die physikalischen Eigenschaften der BTRY-Zellen deutlich von gängigen Lithium-Ionen-Speichern. Mit einer Gesamtdicke von lediglich 0,1 mm – was etwa der Stärke eines menschlichen Haares entspricht – ist die Batterie für extrem flache Gehäuseformen optimiert. Der entscheidende Vorteil der verwendeten Feststoff-Architektur ist die Beweglichkeit der Ionen. Aufgrund der ultradünnen Schichten und des fehlenden flüssigen Widerstands sind die Zellen in unter einer Minute vollständig auf- und entladbar.

Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal der Zellen ist die thermische Belastbarkeit. Während herkömmliche Akkus bereits ab circa 60°C an Leistung verlieren oder Sicherheitsrisiken bergen, arbeiten die Festkörperbatterien in einem Bereich von -40°C bis +150°C stabil. Die Hitzebeständigkeit macht komplexe Kühlsysteme überflüssig. Insbesondere aber macht sie die Technologie für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen oder medizinischen Sterilisationsprozessen (Autoklavierung) tauglich. Zudem entfällt durch das All-Solid-State-Design die Brandgefahr, da keine brennbaren Flüssigkeiten austreten oder sich entzünden können.

Einsatzfelder in Medizintechnik und industrieller Sensorik

Das Marktpotenzial der BTRY-Technologie liegt primär in Anwendungen, bei denen herkömmliche Energiespeicher aufgrund ihrer Größe, Form oder Brandgefahr scheitern. Ein zentrales Einsatzgebiet sind aktive Tracking-Labels in der Logistik. Diese smarten Etiketten benötigen extrem flache Batterien, die dennoch genug Energie für drahtlose Signale (wie Bluetooth oder LoRaWAN) liefern müssen. Aufgrund der hohen Leistungsabgabe bedarf es in solchen Geräten keiner zusätzlichen Kondensatoren. Folglich kann nicht nur Platz, sondern auch Kosten gespart werden.

Ein weiterer Wachstumsmarkt ist die Medizintechnik, denn für Implantate oder Wearables, die direkt am oder im Körper getragen werden, ist die Sicherheit der Festkörpertechnologie entscheidend. Da keine brennbaren Flüssigkeiten austreten können, entfallen aufwendige Schutzgehäuse. Zudem profitieren industrielle IoT-Sensoren von der thermischen Stabilität bis zu 150 °C. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien kann man demnach Sensoren zur Überwachung von Maschinen oder in der chemischen Industrie direkt in heiße Umgebungen platzieren. Ebenso bietet das Design für die Luft- und Raumfahrt sowie kompakte High-End-Consumer-Elektronik neue Integrationsmöglichkeiten. Mohamed Foulser, Investment Director bei Redstone VC, betont nochmals die Marktreife:

„Potenzielle Kunden warten bereits mit Geräten der nächsten Generation auf den Markteintritt. […] Was ihnen fehlt, ist eine kleine, leistungsstarke und sichere Batterie – genau das, was BTRY bietet.“

Strategische Einordnung ‒ Marktfokus statt Reichweitenrekorde

Die aktuelle Entwicklung bei BTRY steht im Kontrast zu den Trends im Automobilsektor und NIOs Produktionsstopp der Feststoffbatterie. Während der chinesische Branchenriese die Serienproduktion seiner großformatigen 150-kWh-Feststoffbatterien aufgrund hoher Produktionskosten und einer geringen Nachfrage vorerst einstellte, geht BTRY einen anderen Weg. Die Feststofftechnologie zeigt, dass große Batteriepacks derzeit noch zu komplex und kostspielig sind. Deswegen umgeht BTRY diese Hürden durch eine gezielte Nischenstrategie. Statt Reichweitenrekorde für Elektroautos anzustreben, konzentriert sich das Unternehmen auf die hochpräzise Miniaturisierung.

BTRY verfolgt das Ziel, Spitzenforschung aus Schweizer Laboren mit industrieller Skalierung zu vereinen. Demnach möchte man die Festkörperbatterie dort etablieren, wo höchste Zuverlässigkeit und schnelle Ladegeschwindigkeiten wichtiger sind als die reine Reichweite. Zudem ist die Zahlbereitschaft für Sicherheit, Schnellladezeiten und Hitzebeständigkeit im Bereich der Medizintechnik deutlich höher als im preissensiblen Automobilmarkt. Kurzum: Das Potenzial der Festkörperbatterie liegt aktuell nicht in großen Batteriepacks, sondern in spezialisierten High-End-Anwendungen.

Finanzierung und internationales Investoren-Konsortium

Nicht nur die bestehenden Investoren HTGF (High-Tech Gründerfonds) und Zürcher Kantonalbank (ZKB) unterstreichen Ihr Vertrauen in BTRYs Technologie und Marktpotenzial, auch Bloomhaus Ventures, Kickfund, Kick Foundation, die beiden Gründer von CustomCells sowie Linear Capital sind beteiligt. Tianyi Zhou, Principal bei Linear Capital, kommentiert:

„Asien ist seit Jahrzehnten führend in der Batterieherstellung, aber Innovationen wie die von BTRY zeigen, dass Europa mit fortschrittlichen Materialien und Präzisionsprozessen konkurrenzfähig ist. Wir sehen ein großes Potenzial für die Zusammenarbeit von asiatischem Fertigungs-Know-How und der bahnbrechenden Festkörpertechnologie von BTRY“.

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