Solidion Feststoffakku: Patente für brandsichere Li-Ionen-Zellen

Die Serienfertigung von Festkörperbatterien scheiterte bislang oft an den hohen Investitionskosten für völlig neue Produktionsanlagen. Das US-amerikanische Unternehmen Solidion Technology präsentiert nun eine Lösung, bei der Hersteller ihre bestehenden Lithium-Ionen-Fertigungslinien beibehalten können und lediglich den Elektrolyten austauschen. Durch die sogenannte In-Situ-Umwandlungstechnik wird ein proprietärer flüssiger Elektrolyt erst nach dem Befüllen der Zelle in einen festen Zustand umgewandelt.

Für die Industrie bietet dies eine deutliche Senkung der Kosten, da teure Anlagenumrüstung entfallen. Dieser technologische Ansatz könnte in Bereichen wie der E-Mobilität und Luftfahrt den Markteintritt für sicherer Feststoffakkus erheblich beschleunigen. Zudem bieten die neuen Zellen mit einer Energiedichte von 380 Wh/kg nicht nur höhere Reichweiten, sondern eliminieren vor allem das Brandrisiko und können somit unter extremen Bedingungen sicher operieren.

Details: Feststoffakkus von Solidion Technology Inc.

Drop-in-Verfahren zur Nutzung bestehender Produktionslinien

Die größte Hürde für Festkörperbatterien war bisher die Skalierbarkeit. Die meisten Konzepte erfordern eine völlig neue Fertigungsinfrastruktur, da die Handhabung fester Elektrolyt-Materialien in Pulverform spezielle Trockenräume und neue Beschichtungsanlagen voraussetzt. Solidion umgeht diese finanziellen Einstiegshürden durch ein sogenanntes Drop-in-Verfahren. Anstatt die gesamte Produktion umzustellen, nutzt das Unternehmen die vorhandene Infrastruktur für Lithium-Ionen-Zellen. Das bedeutet letztendlich, dass die Milliardeninvestitionen in bestehende Gigafactories geschützt bleiben. Tatsächlich erfolgt die Zellmontage weitestgehend nach dem bekannten Standard, was die Eintrittsschwelle für etablierte Batteriehersteller enorm senkt.

„Wir konzentrieren uns darauf, die Energiedichte drastisch zu erhöhen, während wir gleichzeitig die Kostenstruktur durch die Nutzung vorhandener Anlagen wettbewerbsfähig halten.“ – Solidion Technology.

In-Situ-Umwandlung: Kontrollierte Aushärtung in der Zelle

Das technologische Fundament der neuen Patente ist die In-Situ-Solidifizierung. Hierbei wird ein speziell entwickelter Elektrolyt in flüssigem Zustand in die Zelle injiziert – genau wie bei herkömmlichen Akkus. Doch erst nachdem die Zelle versiegelt ist, wird durch eine thermische oder chemische Reaktion die Umwandlung in den festen Zustand ausgelöst.

„Unsere Technologie ermöglicht es, die Vorteile von Festkörperbatterien zu nutzen, ohne die bewährten Fertigungsprozesse der Lithium-Ionen-Industrie aufzugeben. Die In-Situ-Umwandlung ist der Schlüssel, um die Produktion von der Pilotlinie in den Massenmarkt zu überführen.“ – sinngemäß nach Dr. Bor Jang, Mitbegründer von Solidion.

Dabei löst dieser Prozess zwei Probleme gleichzeitig, denn er sorgt für einen optimalen Kontakt zwischen dem Elektrolyten und den Elektroden – ein häufiges Problem bei festen Stoffen. Außerdem kommen benötigt der Prozess keine flüchtig-brennbaren organischen Lösungsmittel.

Sicherheit und Energiedichte von über 400 Wh/kg

Durch die Eliminierung des flüssigen Elektrolyten wird die Zelle inhärent sicher. Das gefürchtete „Thermal Runaway“, also das thermische Durchgehen der Batterie bei Beschädigung oder Überhitzung, wird damit nahezu ausgeschlossen. Darüber hinaus betreffen die neuen Patente nicht nur die Sicherheit, sondern auch die Energiedichte. Dabei kombiniert Solidion das Verfahren mit Innovationen bei den Anoden.

Monetarisierung durch starke Partnerschaften

Mit einem Portfolio von über 550 Patenten positioniert sich Solidion weniger als reiner Hersteller, sondern vor allem als Technologielieferant. Dabei soll die Partnerschaft und Zusammenarbeit mit Hilco Global die weltweite Lizenzierung dieser Schutzrechte gewährleisten. Besonders interessant ist dieses Modell für Branchen mit spezifischen Anforderungen. Folglich stehen neben der klassischen Elektromobilität mit ihren Elektrofahrzeugen vor allem eVTOLs (elektrische Flugtaxis) und Drohnen im Fokus, da in der Luftfahrt das Verhältnis von Gewicht und Leistung (Leistungsdichte) und die Brandsicherheit über die regulatorische Zulassung entscheiden.

Letztendlich ermöglicht die Solidion-Technologie dank der Weiternutzung bestehender Fertigungslinien, dass brandsichere Batterien mit bis zu 50% mehr Reichweite deutlich schneller und kosteneffizienter in den Massenmarkt gelangen könnten. Zudem bietet sie vielversprechende Aussichten auf kostengünstigere E-Autos, weil die Produktionskosten im Vergleich zu konkurrierenden Feststoff-Verfahren erheblich geringer ausfallen dürften.

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