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Einige Unternehmen und zuletzt vor allem Tesla nach neuen Chemikalien und Batterietechnologien, um die Wachstumsraten von EV in den frühen 2020er Jahren aufrechtzuerhalten. Drei aktuelle Entwicklungen werden dabei heute von Tesla fokussiert.

Forscher der kalifornischen Standford University haben einen Feststoffelektrolyten entwickelt, der im Gegensatz zu heute gängigen flüssigen Elektrolyten der Lithium-Ionen-Batterie schwer entflammbar ist.

Vor zwölf Monaten ging Battery-News.de online: In dieser Zeit ist viel auf der Seite passiert. Wir durften spannende Partnerschaften schließen und uns auf hohem fachlichem Niveau austauschen. Genauso spannend sind die Entwicklungen im Bereich der Lithium-Ionen-Batterie, die wir im Folgenden stichpunktartig rekapitulieren wollen. Dass die Musik momentan sehr laut spielt zeigt schon ein Blick auf die aktuellen Zahlen:  Alleine Volkswagen plant die Fertigung von über 20 Millionen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bis 2028 und die geplante Fertigungskapazität beträgt für Lithium-Ionen-Zellen allein Europa rund 400 GWh.

In einer gegen Ende 2019 im Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Forschungsarbeit, zeigten Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute, wie sie eine anhaltende Herausforderung bei der Herstellung einer Metallbatterie bewältigen konnten: Kalium ersetzt hierbei als deutlich häufiger vorkommendes und preiswerteres Element das aktuell genutzte Lithium in der Batteriezelle.

Das auf spezielle Lithium-Ionen-Batterietechnik und Kleinserien ausgelegte deutsche Unternehmen Customcells stellt eine neue Zelltechnologie vor, die insbesondere mit hohen Temperaturen von bis zu 150 °C gut zurechtkommen soll.  

Das Lithium-Ionen-Batterien für automobile Anwendungen, Rasenmäher und kabellose Kopfhörer genutzt werden ist weithin bekannt. Sicherlich weniger bekannt ist, dass spezielle Bauformen der Lithium-Ionen-Batterie auch in der Raumfahrt Anwendung finden und weder in China, Japan oder Korea, sondern in Deutschland produziert werden.

Battery-News.de sprach mit Michael Deutmeyer, Managing Director von EAS Batteries aus Nordhausen, über die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie sowie unterschiedliche Zellformate und Neuentwicklungen.

Das Unternehmen Continental mit Sitz in Hannover wurde bereits 1871 gegründet und ist längst kein reiner Reifenhersteller mehr, sondern hat sich in der Vergangenheit zu einem der weltweit wichtigsten Automobilzulieferer entwickelt. Dennoch setzt das Unternehmen für einige Kritiker aktuell nicht stark genug auf die Elektromobilität.

General Motors (GM) und LG Chem planen einen gemeinsamen Standort zur Zellherstellung in Lordstown im US Bundesstaat Ohio, dessen Grundsteinlegung für Mitte 2020 geplant ist. Auf dem 64 Hektar großen Grundstück soll eine Zellfabrik entstehen, die mehr als 30 GWh pro Jahr an Batteriekapazität produzieren kann. Dabei sollen mehr als 1.100 Jobs geschaffen werden. Die geplante Investition beträgt bis zu 2,3 Mrd. US Dollar.

Der IT-Spezialist IBM platziert sich mit einem innovativen Ansatz im Themengebiet der nachhaltigen Batteriespeichertechnik. Im Rahmen eines neuartigem Technologieansatzes ist es dem IBM Research Battery Lab gelungen eine Batteriezelle zu bauen, die zum einem nicht das hohe Brandrisiko aktueller Lithium-Ionen-Batterie beherbergt und zum anderen mit Grundmaterialen auskommt, welche aus Meerwasser gewonnen werden können.

Auf der CES (Consumer Electronics Show) hat Mercedes dieses Jahr ein neues Showcar mit kompostierbarer Batterie vorgestellt. Neben dem futuristischen Design, welches mit dem Regisseur J. Cameron (u.a. Titanic und Avatar) in Kooperation entwickelt wurde und an den Film Avatar angelehnt ist, sowie anderen Neuheiten, zeigt es auch auf batterietechnischer Seite einige interessante Ansätze.

Die Monash-University in Melbourne meldet interessante Fortschritte bei der Entwicklung von Lithium-Schwefel-Batterien. Lithium-Schwefel-Batterien könnten dabei eine Wende im Grundaufbau der Traktionsbatterie bedeuten, da diese im Gegensatz zur Lithium-Ionen-Batterie potenziell günstiger, leichter und vor allem ökologischer sind und zudem eine deutlich höhere Energiedichte aufweisen.

Die bereits im September angekündigte neueste Entwicklung von Tesla wurde nun als Patent angemeldet. Zuvor hatten die kanadischen Wissenschaftler um Jeff Dahn aus ihren Untersuchungsergebnissen einer Lithium-Ionen-Batterie basierend auf einer einkristallinen Nickel-, Mangan-, und Kobalt-haltigen NMC-Kathode behauptet, sie wäre bei 40°C für 4000 Zyklen einsatzfähig. Dies entspräche bei einhundertprozentiger Entladung pro Zyklus einer Lebensdauer von 1,6 Millionen Kilometern in Elektroautos und rund 20 Jahren in stationären Speichern.

Eine vorgestellte Analyse von Bloomberg New Energy Finance (BNEF) hat einen derzeitigen Batteriespeicherpreis von 156 $/kWh ergeben. Dies bedeutet eine Reduktion der Kosten um 87% zu den 2010 errechneten 1100 $/kWh. Zurückzuführen ist die Kostenreduktion vor allem auf das gestiegene Auftragsvolumen, den erhöhten Absatz von batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) und die Verbreitung von verbesserten Kathodenmaterialien, die höhere Energiedichten ermöglichen.

Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Akkus ist steigend. Blickt man zurück in die 90er Jahre, so waren damals Camcorder die Geräte, für die ein Großteil der Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt wurden. Ein Jahrzehnt später wurden diese dann von Laptops und anschließend Smartphones abgelöst. Bis 2010 – dann kamen die Elektrofahrzeuge ins Spiel.

An die 2.500 Kilometer Reichweite, keine Ladezeit und recyclebar – die Aluminium-Luft Batterie, eine Erfindung aus Großbritannien, soll über diese Eigenschaften verfügen und wird nun als nächste industrielle Revolution angepriesen.