Die Forscher vom ZSW aus Ulm ersetzten dabei das giftige Lösungsmittel NMP durch Wasser und fanden einen Ersatz für fluorhaltige Binder. Anschließend gelang die Herstellung der nickelreichen Kathoden mit hoher spezifischer Energie und Langlebigkeit im produktionsnahen Pilotmaßstab. Die so hergestellten Elektroden wurden in Rundzellen vom sogenannten Typ 21700 verbaut. Der Clou: Nach 1.000 Ladezyklen wiesen sie noch 80 Prozent der Anfangskapazität auf und sind damit für den Einsatz in Batteriefahrzeugen geeignet.
Zellformat wie beim Tesla Model 3 verbaut
Zudem konnten die Forscher erstmals auch Elektroden von rund 100 Meter Länge herstellen. Hierzu wurden die vorentwickelten Materialien im Kilogramm-Maßstab eingesetzt. Dieser sogenannte Pilotmaßstab gilt als Schlüsselschritt bei der Übertragung von Labor in die großtechnische Anwendung. Das ZSW konnte mit den 100 Meter langen Elektrodenbändern auch erstmalig vollwertige zylindrische Batteriezellen des Formats 21700 produzieren. Dieses Zellformat setzt etwa der Autobauer Tesla in seinem Model 3 ein. Diese Batterien sind aber auch für den Einsatz im E-Bike geeignet. Die Übertragung des Prozesses auf weitere Zellformate wird folgen.
1.000-mal laden und entladen
Die mit dem neuen Verfahren hergestellten Batterien beinhalten ein hochaktives Kathodenmaterial mit 83 Gewichtsprozent Nickel und auf der Gegenseite, dem Minuspol beziehungsweise der Anode, Graphit. Die Zellen konnten erfolgreich bei 25 Grad Celsius 1.000-mal geladen und entladen werden, bevor sie den Energieinhalt von 80 Prozent unterschritten. Ausgedrückt in Kilometern würde dies bei heute typischen Batteriegrößen in Elektrofahrzeugen mindestens 200.000 Kilometern entsprechen. (nhp)
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