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Beim Wettlauf um serienreife Festkörperbatterien kann das belgische Forschungszentrum Imec einen Erfolg vermelden. Die Forscher haben eine Festkörperzelle mit einer Energiedichte von 400 Wattstunden pro Liter entwickelt. Die Zelle lässt sich zudem in zwei Stunden laden. Damit haben die Forscher in punkto Energiedichte ihren eigenen Wert bereits verdoppelt, sind aber noch nicht am Ziel.

Neues Elektrolytmaterial mit außergewöhnlich hoher Leitfähigkeit

Festkörperbatterien arbeiten mit einem festen Elektrolyten statt wie herkömmliche Batterien mit einer Flüssigkeit. Das macht sie besonders sicher. Die Forscher in Belgien nutzen für ihre Festkörperbatterie einen Nanokomposit-Elektrolyten in Kombination mit einer Kathode aus Lithiumeisenphosphat und einer Lithiummetall-Anode.

Wie die Forscher mitteilten, weist dieser Elektrolyt eine sehr hohe Leitfähigkeit auf (bis zu 10 mS/cm). Diese lässt sich potenziell sogar noch weiter steigern. Das Elektrolyt-Material wird als Flüssigkeit aufgetragen und härtet erst danach aus. Auf diese Weise erzielen die Forscher eine besonders enge Verbindung zwischen Elektrolyt und Elektroden, wie es auch bei Batterien mit flüssigen Elektrolyten der Fall ist.

Neue Rekordwerte für Festkörperbatterien

energiedichteDie neue, verbesserte Festkörperbatterie am Imec erzielt bereits eine hohe Energiedichte von 400 Wh/Liter, eine Verdoppelung der Werte aus dem Vorjahr. Sie lässt sich mit einer Geschwindigkeit von 0,5C in zwei Stunden laden – die Forscher sprechen von einer Rekord-Kombination bei Festkörperbatterien. In den nächsten fünf Jahren wollen die Forscher diese Werte weiter verbessern. Sie streben eine Energiedichte von 1.000 Wh/Liter sowie eine Ladedauer von unter 30 Minuten an. Die Ladegeschwindigkeit soll dann bei 2 bis 3C liegen.

Industrielle Herstellung wird erprobt

FestkörperbatterieDas Forschungszentrum teilte außerdem mit, zusammen mit der Universität Hasselt an der Skalierung der Materialien und Prozesse zu arbeiten. Dies geschieht in einer Pilotlinie zur Herstellung von Festkörper-Pouchzellen auf dem EnergyVille Campus in Genk. Die neuen Batterien lassen sich übrigens laut Imec an normalen Fertigungslinien für Lithium-Ionen-Batterien herstellen, die man dafür nur geringfügig anpassen muss. Damit sind keine hohen Investitionen in neue Fertigungsanlagen nötig.

„Die neue Batterie zeigt, dass unser bahnbrechender Elektrolyt in leistungsfähige Batterien integriert werden kann“, so Philippe Vereecken, wissenschaftlicher Direktor bei Imec/EnergyVille. „Die Pilotlinie ermöglicht uns, den nächsten Schritt zu gehen und den Durchbruch bei der Batterie auf industriell relevante Prozesse und Formate zu skalieren, indem wir Herstellungsverfahren anwenden, die denen für Nassbatterien ähneln.“ Um die Batterie marktfähig zu machen, brauche man die Beteiligung der großen Materiallieferanten und Batteriehersteller der Welt.

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Quellen / Weiterlesen

Imec, partner in EnergyVille, doubles energy density of its solid-state batteries to 400Wh/liter | imec
Imec verdoppelt Energiedichte von Festkörper-Zellen | electrive.net
Festkörperbatterie mit 400 Wh/kg | elektronik.net
Bilderquelle: © imec

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