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Neue Materialien verbessern Nachhaltigkeit von Hochvoltbatterien
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Autor: Alexander Lütkehaus
Veröffentlicht am: 02.08.2019
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Neben den ohnehin schon großen Herausforderungen der Elektromobilität wie Reichweite, Lebensdauer, Sicherheit und Ladedauer ist vor allem der Ressourcenbedarf langfristig zu senken. In dem von der EU finanzierten Projekt ECO COM’BAT wurde erfolgreich eine nächste Generation der Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterie entwickelt. Vorrangig sollten umweltfreundliche und zugleich leistungsstarke Materialien verwendet werden. Kritische und kostenintensive Elemente wie Kobalt in Elektroden galt es zu reduzieren. Beim Elektrolyt sollte der Fluoranteil reduziert werden. Als Ersatz der Komponenten wurden ORMOCER®-beschichtetes, kobaltarmes NMC 622 und ein spezieller Hochspannungselektrolyt auf Basis des Leitsalzes Lithium-Bis(fluorsulfonyl)imid (LiFSI) verwendet, das für hohe Spannungen und hohe Batterieanforderungen geeignet ist. Resultat ist eine Kobalteinsparung von 20 % sowie eine Fluorreduzierung um zwei Drittel. Zudem konnten die Energie- und Leistungsdichte erhöht sowie die Zyklenstabilität in Pouchzellen um 50 % verbessert werden im Vergleich zu Industrieproben.
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Da die Produktionseigenschaften der neuen verwendeten Materialien bekannt sind, ist die Integration in Prozesse mit geringen Upscaling-Schritten möglich. Weiterhin wurden umfangreiche Leistungs- und Alterungstests durchgeführt sowie ein Recyclingkonzept entworfen, um Materialien wie Kobalt, Nickel, Graphit und Lithium in verarbeiteter Form zurück zu gewinnen. Insgesamt steigert sich dadurch die Nachhaltigkeit deutlich zu wirtschaftlich interessanten Bedingungen, da auch Vorteile in der Leistung und Verarbeitung sowie Integration in die Produktion vorhanden sind.
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Quelle:
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