Cuberg: Doppelte Lebensdauer von Lithium-Metall-Zellen

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Lithium-Metall-Zellen haben deutlich höhere Energiedichten als gängige Lithium-Ionen-Batterien. Die US-Firma Cuberg, die seit März 2021 dem schwedischen Hersteller Northvolt gehört, setzt auf diesen Zelltyp. Neue unabhängige Tests bestätigen, dass Cuberg die Zyklenfestigkeit seit 2020 stark verbessern konnte.

Die Cuberg-Zelle erreichte 672 Ladezyklen

Die verbesserten Lithium-Metall-Batterien von Cuberg erreichten eine Energiedichte von 380 Wh/kg und hatten nach 672 Zyklen noch 80 Prozent ihrer Kapazität. Im Jahr 2020 waren es noch 360 Wh/kg und rund 370 Zyklen. Die jüngsten Tests wurden zudem unter Realbedingungen durchgeführt, also bei Zimmertemperatur.

Hochreaktives Lithium-Metall verkürzt die Lebensdauer

Lithium-Metall-Zellen sind viel leichter als herkömmliche Akkus. Die Zelle von Cuberg verwendet kein Graphit in der Anode, sondern speichert Lithium als reines Metall. Das verringert das Gewicht, führt aber zu der bekannten kurzen Lebensdauer dieses Zelltyps, denn Lithium-Metall ist hoch reaktiv. Beim Laden wachsen dünne Metallnadeln in die Zelle hinein, was zu einer starken Degradation führt.

Um das zu verhindern, verwenden andere Hersteller feste Elektrolyte. Cuberg dagegen setzt auf lokal hochkonzentrierte Elektrolyte (Localized High-concentration Electrolytes – LHCE), wobei ein flüssiger Elektrolyt mit zwei Lösungsmitteln zum Einsatz kommt. Lithiumsalze sind nur in einer der Komponenten gut löslich.

Herstellung mit heutigen Produktionsprozessen möglich

Der LHCE-Ansatz soll es ermöglichen, die Zellen auf heutigen Anlagen für Lithium-Ionen-Akkus herzustellen. Das war bisher nicht der Fall und ist auch ein Problem bei Feststoffbatterien, die eigene Prozesse und Anlagen benötigen. Eine kostengünstige und skalierbare Herstellung ist aber die Voraussetzung für den Serieneinsatz. Dann könnten Lithium-Metall-Batterien heutige Akkus unkompliziert ablösen. Der Elektrolyt von Cuberg ist außerdem nicht entflammbar und chemisch sehr stabil, was die Zelle sicherer macht.

Cuberg plant Einsatz in der Luftfahrt

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Weil Lithium-Metall-Batterien so leicht sind, will Cuberg sie vor allem für Elektroflugzeuge einsetzen. Dort ist ein niedriges Batteriegewicht entscheidend für akzeptable Reichweiten. Das Unternehmen hat nach eigener Aussage schon fast 2.000 kleinere Akkuzellen mit 5 Ah Kapazität an über 20 Kunden aus der Luftfahrt ausgeliefert. Zu den Kunden von Cuberg gehören die Flugzeughersteller Beta Technologies und Boeing.

Jetzt geht es darum, die Produktionsleistung zu erhöhen, um größere Kundenaufträge zu erfüllen. Cuberg will als nächstes größere Zellen mit einer Kapazität von 20 Amperestunden (Ah) herstellen. Das Unternehmen geht davon aus, dass die kommerzielle Produktion von Lithium-Metall-Zellen dieser Größe im Jahr 2026 starten kann. Cuberg will dann etwa 100.000 Zellen pro Monat herstellen, was für 400 eVTOL-Flugzeuge pro Jahr reichen soll.

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