Autor: Benedikt Hürter
Veröffentlicht am: 26.06.2020

Lithium-Ionen-Zellen mit 5V, neuartige Elektrolyte und die zukünftigen Entwicklungen im Bereich der Energiespeichertechnik – wir sprachen mit dem Chefingenieur und Geschäftsführer des FuE-Labors und der Pilotproduktion von Innolith in Deutschland, Markus Borck.

Markus Borck verfügt über mehr als 18 Jahre Erfahrung in der technischen Auslegung, Formierung und Prüfung von Batterien, der Gestaltung von Batteriezellen und der anwendungsbezogenen Auswertung für wiederaufladbare Lithiumbatterien. Seine Erfahrung erstreckt sich auf die Bereiche Zellendesign und Moduldesign einschließlich des elektrischen und thermischen Managements. Er gestaltete die erste großformatige Batteriezelle auf der Basis der Innolith-Technologie und hat die neuesten FuE-Ergebnisse erfolgreich in neue Zellengenerationen mit verbesserter Leistung umgesetzt. Marcus Borck besetzt einen akademischen Abschluss in Elektrotechnik der Fachhochschule Karlsruhe University und verfügt über weitreichende Erfahrungen mit Batterie-Anwendungen, vor allem Lithiumionen- und Lithiumionen-Polymer-Systemen. In seinen früheren Tätigkeiten leitete er die Batterie-Testabteilung, die Entwicklung neuer Batteriekonzepte und die Musterproduktion für großformatige Zellen.

Die Auswirkungen von Corona
Battery-News: Das Corona-Virus prägt das Jahresgeschehen 2020. Wie hat Innolith die aktuellen Entwicklungen bewertet?

Markus Borck: Nach der Krise erwarten die Verbraucher eindeutig weiterhin saubere Luft und niedrigere CO2-Werte, und die Regierungen werden unter Druck gesetzt werden, darauf zu reagieren. Nach der COVID-Krise ist ein bedeutender Wirtschaftsimpuls erforderlich, um die Wirtschaft in Europa und anderswo wieder zu beleben. Investitionen in erneuerbare Energien und Elektrofahrzeuge wären ein perfekter Weg, dies zu erreichen, auch mit großen langfristigen Vorteilen. Es ist vorteilhaft für die Stärkung der europäischen Wirtschaft, wenn die Fördergelder an Projekte vergeben werden, die ihre Mittel nicht nur für die Existenzsicherung der bestehenden Strukturen verwenden. Es sollten für das Allgemeinwohl und für den notwendigen Wandel in der Industrie essentiell Ziele sein, die bahnbrechend sind und durch evolutionäre Prozesse nicht erreicht werden könnten.
Die wichtigen Einflüsse auf die Energiespeichertechnik
Battery-News: Welche Einflüsse erwarten Sie zukünftig für die Energiespeichertechnik?

Markus Borck: Die beiden wichtigsten Einflussfaktoren auf die Energiespeichertechnologie werden Kosten und Sicherheit sein.

Solange die Kosten nicht durch höhere Energiedichte und Systemeffizienz gesenkt werden können, wird die Einführung von Netzenergiespeichern abseits von Nischenanwendungen unwirtschaftlich bleiben.

Nach den Bränden in Südkorea und den USA, ist die Sicherheit von großen Batteriesystemen gerade in dieser Hinsicht in den letzten zwei Jahren zu einem Hauptanliegen geworden. Dies hat zu einer Zurückhaltung einiger Betreiber und Aufsichtsbehörden bei der Installation von Li-Ionen-Batterien für die Energiespeicherung geführt.Laut IHS Markit war weltweit eine Verlangsamung des Ausbaus in 2019 zu beobachten.

Die Energiespeicherung ist aber unerlässlich, wenn wir von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien umstellen wollen. Um dies zu erreichen, braucht die Welt Batteriespeicher mit hoher Energiedichte und Effizienz damit die Kosten gesenkt werden können, und die eigensicher und ohne Brandgefahr sind.

Battery-News: Was war die Motivation, sich mit der Energietechnologie zu beschäftigen?

Markus Borck: Die Umwandlung der Weltenergie von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen in das Zeitalter der sauberen erneuerbaren Energien ist wahrscheinlich die spannendste Herausforderung unserer Zeit. Es ist ein gewaltiges Unterfangen, den Bereich der stationären Energiespeicher und Transportenergiesektor so umzugestalten, dass sie frei von CO2- und NOx-Schadstoffen werden.

Für uns war klar, dass wir mit der bestehenden Li-Ionen-Technologie nicht an das Ziel gelangen würden, da sie in Bezug auf die erreichbaren Energiedichten an ihre Grenzen gekommen ist und immer die Möglichkeit der Entflammbarkeit des Elektrolyten aufweist. Unsere Motivation war es, eine neue Batterie zu erfinden, die die drei Schlüsselattribute hohe Energiedichte, gute Zyklenlebensdauer und Brandsicherheit vereint.
Lithium-Ionen-Zellen mit 5V
Battery-News: Sie bieten Lithium-Ionen-Zellen mit 5V an. Wie wird dies technisch erreicht?

Wie so oft war der erreichte Durchbruch das Ergebnis von fast 20 Jahren Forschung und Entwicklung. Wir haben an verschiedenen Arten von anorganischen, flüssigen Elektrolyten gearbeitet und uns speziell mit der Stabilität des Elektrolyten bei höheren Spannungen befasst. Dies hat dazu geführt, dass wir die Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyten und den Elektroden, der Degradation und Instabilität verursacht, immer besser verstanden haben.

Unsere demnächst verfügbaren 5V-Elektrolyte sind ein technologischer Durchbruch, der den Weg für Batterien mit höherer Energiedichte ebnet, die eigensicher sind.
Einsatz neuartiger Elektrolyte
Battery-News: Sie verwenden spezielle Elektrolyte, um das Brandrisiko auszuschließen. Was ist der Ansatz hierbei?

Markus Borck: Unsere Forschung hat sich schon immer mit der Verwendung von anorganischen Elektrolyten befasst.  Der Vormarsch der organischen Lithium-Ionen-Batterie war spektakulär, und die Welt verlässt sich mehr und mehr auf diese Technologie. Aber im Kern handelt es sich um eine Technologie mit einem Elektrolyten, der bei Ausfällen Brennstoff für ein spektakuläres Feuer liefert. Unsere Forschung sollte eine sichere Alternative dazu ermöglichen, aber wir haben gelernt, dass es nicht ausreicht, nur sicher zu sein – wir müssen die Energiedichte und die Zykluslebensdauer liefern, die den derzeitigen Li-Ionen-Batterien entsprechen.

Battery-News: Welche Möglichkeiten ergeben sich hieraus für unterschiedliche Anwendungsgebiete? Schifffahrt, Notstromversorgung, Luft- und Raumfahrt und Automobil benötigen Energiespeicher. Wo ergeben sich bei der Entwicklung Synergieeffekte und wo unterschieden sich die Anwendungsgebiete grundlegend?

Markus Borck: Die Hauptmärkte, auf die wir abzielen, sind die Automobilindustrie, die Speicherung von Netzenergie, die Luft- und Raumfahrt, die Schifffahrt und die Notstromversorgung.  Jeder dieser Märkte hat unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf Gewicht und volumetrische Energiedichte, Lebensdauer und Sicherheitserwägungen.  Die Automobilbranche beispielsweise wird von der volumetrischen Energiedichte als bestimmender Faktor bestimmt, während in der Luft- und Raumfahrt in erster Linie eine hohe Energiedichte nach Gewicht erforderlich ist.  Das Stromnetz ist ein wenig ungewöhnlich, da einige Anwendungen wie die Frequenz- und Spannungsregelung enorme Zykluslebensdauern von Zehntausenden von Zyklen erfordern.

Wir glauben, dass wir für die Märkte, auf die wir abzielen, über Produkte verfügen werden, die höchst wettbewerbsfähig sind und ihren spezifischen Anforderungen an Energiedichte und Zykluslebensdauer entsprechen.
Batterieforschung und -produktion in Europa
Battery-News: Welche Vorteile bietet die länderübergreifende Aufstellung mit Standorten in der Schweiz und Deutschland?

Markus Borck: Die Nähe unseres Hauptsitzes in Basel und der Forschungslabors in Bruchsal bedeutet, dass es kein wirkliches Problem ist, länderübergreifend zu operieren.  Deutschland, insbesondere die Region Baden-Württemberg, bietet einen Pool an wissenschaftlichen und ingenieurwissenschaftlichen Talenten, der zu den besten der Welt gehört.  Die lokalen Universitäten, mit denen wir eng zusammenarbeiten, sind in der elektrochemischen Forschung sehr stark, und das kommt uns enorm zugute.  Gleichzeitig hat die Schweiz durch ihr Rechtssystem Vorteile, und als Unternehmen, das sich auf geistiges Eigentum konzentriert, war es sinnvoll, unseren Hauptsitz dort anzusiedeln.

Battery-News: Sie produzieren Ihre Prototypen an Ihrem Sitz in der Schweiz. Hat Europa eine Chance zukünftig auch in die Massenfertigung hochqualitativer Batteriepacks einzusteigen?

Markus Borck: Unsere gesamte Forschung und Entwicklung sowie die Herstellung von Prototypen erfolgt in unserem Werk in Bruchsal, Deutschland.  Wir würden gerne sehen, dass unsere Technologie in Europa hergestellt wird, und wir sind in Gesprächen mit einer Reihe möglicher europäischer Hersteller
Vertikale Integration der Wertschöpfung
Battery-News: Wie bewerten Sie die vertikale Integration der Wertschöpfungskette für Batteriespezialisten als Geschäftsfelderweiterung? Ist neben der Forschung und Entwicklung langfristig auch der direkte Vertrieb von Produkten basierend auf Batteriespeichern denkbar?

Markus Borck: Die Geschichte hat gezeigt, dass dies ein risikoreicher Ansatz ist und nur sehr wenige Unternehmen auf jeder Stufe der Wertschöpfungskette hervorragende Leistungen erbringen können.  Wir sind der Überzeugung, dass unsere Kernkompetenz in der elektrochemischen Forschung und Entwicklung liegt, und wir denken, dass wir in dem, was wir tun, Weltklasse sind, aber andere Unternehmen verfügen über das Know-how in der Zellherstellung und Systemintegration.

Battery-News: Was möchten Sie unseren Lesern noch als Denkanstoß mitgeben?

Markus Borck: Die Welt geht derzeit davon aus, dass wir den großen Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien auf der Grundlage der heute bekannten Li-Ionen-Batterietechnologie vollziehen werden.  Unsere Auffassung ist, dass dies nicht geschehen wird.  Der dafür notwendige Kompromiss zwischen Energiedichte, Zykluslebensdauer und Sicherheit bedeutet, dass etwas in Frage gestellt werden muss.  So wie die Welt Anfang der 1990er Jahre eine neue Batterieplattform brauchte, um das Zeitalter der persönlichen Elektronik zu ermöglichen, so braucht die Welt jetzt eine neue Batterieplattform für das Zeitalter der erneuerbaren Energien.

Battery-News: Vielen Dank für das Interview!