Leicht und leistungsstark, kostengünstig und sicher – Batterien für Elektroautos müssen verschiedene Anforderungen vereinen. Batterieforschende und Automobilhersteller setzen daher seit einiger Zeit verstärkt auf Feststoffbatterien. Bei dieser Bauform bestehen sowohl beide Elektroden als auch der Elektrolyt aus festen Materialien. Besonders der feste Elektrolyt verspricht Vorteile für die Sicherheit: Er ist schwer entflammbar und kann nicht auslaufen. Hier kommt das neue Verbundvorhaben Alano ins Spiel: Das Kürzel steht für alternative Anodenkonzepte für sichere Feststoffbatterien. Das Projekt befasst sich mit Lithiumakkus der nächsten Generation und fokussiert sich auf die Lithiummetall-Anode als zentrale Komponente. Alano will die Energiedichte einer Feststoffbatterie erhöhen, und zwar bei hoher Sicherheit.
Feststoffbatterien sind nicht leicht brennbar
Im Projekt Alano evaluieren Partner aus Forschung und Industrie unterschiedliche auf Lithiummetall basierende innovative Anodenkonzepte für Feststoffbatterien, um die Reaktivität, Sicherheit und Leistungsfähigkeit der Anode zu optimieren und diese in einer robusten Zelleinheit mit hoher Energiedichte zu integrieren. Entscheidend ist dabei die Kombination mit einem festen Elektrolyten.
Im Gegensatz zu konventionellen Flüssigelektrolyten, die stark mit Lithiummetall reagieren, sind Festelektrolyte weniger reaktiv und eröffnen damit die Möglichkeit, kinetisch stabile Grenzflächen auszubilden. Dies wiederum verspricht weitere Vorteile: „Erstens wird die Sicherheit wesentlich verbessert, da die Zellen keine flüssigen und leicht brennbaren Bestandteile enthalten“, erläutert Dominic Bresser, Leiter der Forschungsgruppe Elektrochemische Energiespeichermaterialien am Helmholtz-Institut Ulm (HIU), das vom Karlsruher Institut für Technologie und der Universität Ulm gegründet wurde, ist an dem Vorhaben beteiligt. „Zweitens erhöht sich die Robustheit der Zellen, wodurch Handhabung, Kühlung und Systemintegration leichter werden.“ So lassen sich die Kosten auf Zell-, Modul- und Systemebene senken. Zugleich steigt die Lebensdauer der Zellen, was zur Nachhaltigkeit beiträgt.
Forschung entlang der Wertschöpfungskette
Das Projekt deckt dabei die gesamte Wertschöpfungskette von Feststoffbatterien mit Lithiummetall als Anodenmaterial ab: von der Auswahl der Materialien über die Herstellung der Komponenten, die Verarbeitung zu Zellen, die Skalierung der Batterien für den Einsatz in Fahrzeugen und andere Anwendungen bis hin zum Recycling. Die Integration in die Kreislaufwirtschaft ist also ebenfalls berücksichtigt. (nhp)
Weitere aktuelle News:
Solarwatt startet drei neue Fertigungen für Speicher und Solarmodule
