Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Energiespeicher der Zukunft

Feststoffbatterien für Elektromobile

Festkörperbatterien könnten den Betrieb von Elektroautos revolutionieren. Doch noch steht einer Produktion einiges im Weg. Nun wollen die schweizerische Empa und die Fraunhofer-Gesellschaft diese Schlüsseltechnologie gemeinsam erforschen.

(Bild: ©Empa)

(Bild: ©Empa)

Im Rahmen eines strategischen Kooperationsprogramms der Fraunhofer-Gesellschaft haben die Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) und das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC ein dreijähriges gemeinsames Forschungsprojekt gestartet. Ziel ist die eine produktionstaugliche nächste Generation von Antriebsbatterien für Elektroautos. Diese sollen dann nur noch aus Feststoffen bestehen und keine brennbaren flüssigen Elektrolyte mehr enthalten. Die weltweite Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen liegt größtenteils in den Händen asiatischer Unternehmen. Beim Umstieg vom Verbrennungsmotor auf Elektroantrieb wäre die europäische Automobilindustrie asiatischer Hersteller angewiesen. Der nächste Technologiesprung hin zu Festkörperbatterien bietet eine Chance, diese Schlüsseltechnologie für Europa zu erschließen. Feststoffbatterien kommen ohne brennbare flüssige Elektrolyte aus und verbessern dadurch die Betriebssicherheit. Zudem liegen die Vorteile auch in der Baugrösse und im Gewicht, da eine weniger aufwendige Sicherheitskapselung notwendig ist. Darüber hinaus versprechen Festkörperbatterien durch den Einsatz von metallischem Anodenmaterial (Lithium) – anstatt der heute üblichen Graphit-Anoden – sowohl eine höhere Energiedichte als auch deutlich kürzere Ladezeiten.

Lange Lebensdauer, hohe Leistung, viele Ladezyklen

Während die einzelnen Komponenten (Anode, Kathode, Elektrolyt) künftiger Festkörperbatterien im Labor bereits gut untersucht sind, besteht die größte Herausforderung darin, diese zu einem stabilen Gesamtsystem zusammenzuführen. Dabei ist es wichtig, eine lange Lebensdauer bei hoher Leistung über möglichst viele Lade- und Entladezyklen zu erreichen, und so heute übliche Batteriesysteme in ihrer Leistungsfähigkeit zu übertreffen. Wie sich das erreichen lässt, soll im Projekt namens IE4B (Interface Engineering for Safe and Sustainable High-Performance Batteries) in den nächsten drei Jahren erforscht werden. Auf Seiten der Empa liegen die Schwerpunkte im Projekt in der Entwicklung von Festkörperelektrolyten, Herstellung und Charakterisierung von dünnen Schichten mit massgeschneiderten elektronischen Eigenschaften sowie in der Entwicklung nanostrukturierter Anodenmaterialien. Das Fraunhofer ISC arbeitet an Lithium-leitenden Polymeren sowie an der Entwicklung von Schutzschichten aus Sol-Gel-Materialien mit spezifischen Eigenschaften für Batterien. Darüber hinaus entwickelt, fertigt und testet es Prototypen und Kleinserien von Batteriezellen.

Zwei Phasen

Das Projekt ist in zwei Phasen unterteilt: Die erste Phase behandelt grundlegende Aspekte und nutzt Batterie-Modellsysteme, die mit Dünnschichtmethoden an der Empa und am ISC hergestellt werden. Es sollen die an den Grenzflächen zwischen Kathode, Festkörperelektrolyt und Anode ablaufenden Prozesse genau verstanden und besser kontrolliert werden. In der zweiten Phase soll dieses Wissen genutzt werden, um mit der verfahrenstechnischen Expertise des Fraunhofer ISC eine funktionsfähige Festkörperzelle herzustellen und in einer Kleinserie zu produzieren.


Das könnte Sie auch interessieren:

Autoneum CZ verfolgt das Ziel, alle Logistikprozesse zu digitalisieren. Auf dem Weg dorthin wurde im Jahr 2019 die Produktionsplanung digitalisiert. Die hohen Anforderungen erfüllt das Advanced Planning and Scheduling-System von Asprova.‣ weiterlesen

Das Ludwigshafener Softwarehaus Fasihi hat ein digitales Assistenzsystem ins Programm genommen. Es unterstützt Mitarbeiter in der Produktion durch die Anzeige von Dokumenten wie Handbücher, Anleitungen, Betriebs- und Verfahrensanweisungen oder auch Informationen aus Modulen wie einer Gefahrstoffdatenbank.‣ weiterlesen

Die FOG Software Group will mit der Übernahme von Facton ihr Portfolio an Softwarelösungen für die intelligente Fertigung ausbauen.‣ weiterlesen

Eplan startet mit der Gründung eines neuen Partnernetzwerks in das neue Jahr. Durch den Austausch der Partner soll unter anderem die Integration unterschiedlicher Systeme vereinfacht werden.‣ weiterlesen

Am Unternehmenshauptsitz von Dyer Engineering laufen bis zu 1.000 Aufträge gleichzeitig ab, bis zu 5.000 Komponenten sind dafür im Umlauf. Wer da auf technische Unterstützung verzichtet, verliert schnell den Überblick und riskiert Stillstände und Zusatzaufwand. Gelöst hat die Firma dieses Problem mit einer Asset-Tracking-Lösung auf Bluetooth-Basis.‣ weiterlesen

Mit der Übernahme des US-Unternehmens Diversified Automation will Leadec seine Präsenz in Nordamerika stärken.‣ weiterlesen

Wer bei der SMS Group in Hilchenbach wirklich alle Maschinendaten in die MES-Software integrieren will, muss bis zu 30 Jahre alte Steuerungen zum Reden bringen. Wie das geht, wussten die Mitarbeiter des Metallspezialisten zwar. Aus Zeitgründen erhielt jedoch der Dienstleister Schmid Engineering den Auftrag, die 55 Maschinen ans MES anzuschließen.‣ weiterlesen

Campus-Netze sind in Deutschland zur Zeit der vielversprechendste Ansatz, wenn es um den industriellen Einsatz von 5G-Funktechnik geht. Denn erstmals erlaubt die Bundesnetzagentur auch Unternehmen außerhalb der Telekommunikationsbranche, Funkfrequenzen zu buchen. Doch welche Konzepte für den Aufbau eines Campus-Netzes gibt es?‣ weiterlesen

Um den Robotereinsatz bei kleineren und mittleren Unternehmen zu fördern, wurde Ende des vergangenen Jahres der Deutsche Robotik Verband gegründet.‣ weiterlesen

Auf 2021 blicken die Entscheider in der Branche mit einer Mischung aus Zurückhaltung und leichtem Optimismus. Dies geht aus dem aktuellen Maschinenbau-Barometer von PwC hervor.‣ weiterlesen

Die SmartFaxtory KL arbeitet an der Realisierung an einem Shared Production-Ansatz und bildet so die Grundlage für das europäische Infrastrukturprojekt GAIA-X.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige