Beiträge

Mit dem neuen Projekt „RoSiLIB“ forscht das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden zusammen mit den Partnern des Instituts für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf e. V., der E-Lyte Innovations GmbH, der NANOVAL GmbH & Co. KG, der VON ARDENNE GmbH und der Custom Cells Itzehoe GmbH an einer neuen hochenergetischen Anode für Lithium-Ionen-Batterien.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik arbeiten zusammen an der Erforschung neuer, leistungsfähiger Materialien für Batterien und Brennstoffzellen. In dem gemeinsamen Projekt QuESt nutzen die Partner dafür einen Quantencomputer, der elektrochemische Vorgänge im Innern der Energiespeicher simulieren soll.

Die ehemals zu Nissan und heute zur chinesischen Envision Group gehörende Unternehmung AESC prüft mit der Unterstützung der britischen Regierung einen neuen Batteriestandort im Vereinigten Königreich. Dazu soll eine komplett neue Gigafactory die bereits mit 1,9 GWh pro Jahr vorhandenen Kapazitäten von AESC am bisher einzigen britischen Batteriestandort in Sunderland erweitern.

In Laboren des Center for Nanointegration (CENIDE) der UDE wird aktuell an einem verbesserten Anodenmaterial geforscht. Schnellladefähigkeit, Kapazität und Langlebigkeit künftiger Batteriezellen sollen durch das entwickelte neuartige Kohlenstoff/Silizium-Komposit erheblich verbessert werden. Gefördert wird das Projekt, an dem sich auch das Unternehmen Evonik beteiligt, durch 1,7 Millionen Euro vom Bundeswirtschaftsministerium.

Der Hersteller von Ultrakondensatoren Skeleton Technologies und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben eine Kooperation zur Entwicklung einer Graphenbatterie angekündigt. Dieser Batterietyp soll sich durch extrem kurze Ladezeiten und eine hohe Lebensdauer auszeichnen.

Abseits der konventionellen Weiterentwicklung von Batterietechnik über die oftmals punktuelle Optimierung einzelner Bestandteile innerhalb einer Batteriezelle, gibt es von Zeit zu Zeit immer wieder spektakuläre Energiespeicheransätze. Einen dieser spektakulären Ansätze verfolgt das Unternehmen Nano Diamond Battery (NDB) aus Kalifornien, dass Atommüll für den Bau von Batterien mit enormer Haltbarkeit nutzen möchte.

CATL hat angekündigt, dass das Unternehmen Batteriezellen entwickeln will, die sich technisch von bestehenden NCA, NMC und LFP Zellchemielösungen abheben und dabei komplett ohne Nickel und Kobalt auskommen sollen. Sollte diese Vorhaben CATL auf nachhaltiger Basis gelingen, so besteht die Möglichkeit hier einen weiteren erheblichen technologischen Sprung in der Batterietechnik zu erreichen.

Nach aktuellen Informationen arbeitet CATL an einer Lösung die Batteriemodule und ferner auch Batteriepacks überflüssig machen soll. Stattdessen sucht der chinesische Batteriehersteller, der hinter LG Chem aktuell Nummer 2 auf dem Weltmarkt ist und seit einiger Zeit auch Tesla beliefert, Lösungen, um Batteriezellen direkt in der Fahrzeugkarossiere einzubauen. Nachdem bereits bekannten „Cell-to-Pack“-Ansatz entsteht nun die Idee von „Cell-to-Chassis“.

Forscher der Universität Kyoto und Toyota arbeiten gemeinschaftlich an der Entwicklung von Fluorid-Ionen Batterien, die komplett ohne Lithium auskommen. Diese können bei gleichem Gewicht wie Lithium-Ionen-Batterien in etwa siebenfach mehr Energie speichern. Bereits heute soll es schon einen Prototyp der neuen Batterietechnik, hergestellt durch die Projektpartner, geben.

Die britische Universität Surrey hat mit der Arbeit an einer neuen Lithium-Ionen-Batterietechnologie begonnen, die in der Lage sein soll CO2-Emissionen einzufangen. Hierzu sollen, im Rahmen eines nun startenden Projektes, modernste Batterien mit der elektrochemischen Li-CO2-Technologie erforscht werden. Wichtig sei insbesondere, dass die Forschungen eine effiziente Fixierung des CO2 zur Speicherung von Energie in einer Batterie schaffen.

In dem neuen Projekt „FormEL“ forscht das PEM der RWTH Aachen University zusammen mit Partnern an der Kostensenkung und der Qualitätssteigerung der Lithium-Ionen-Batteriezellen induziert durch die Zellfinalisierung. Ziel ist eine funktionsintegrierte Optimierung des Batterieproduktionsprozesses durch Ermittlung der Prozess-Qualitäts-Beziehungen.

Vorteil der Lithium-Schwefel-Batterie ist die, im Vergleich zur heutigen Lithium-Ionen-Batterie, deutlich höhere gravimetrische Energiedichte von rund 2600 Wh/kg oder anders, bei gleicher Leistung sind Li-S-Batterien deutlich leichter. Neben kaum Wartungsaufwand sind bei der Lithium-Schwefel-Batterie die Kosten für die Grundrohstoffe erheblich reduziert, vor allem weil die Möglichkeit besteht auf die Elemente Kobalt und Nickel zu verzichten.

Die Li-O2-Batterie basiert auf der Verwendung von elementarem Lithium statt Graphit als Anode und Sauerstoff statt Lithiummetalloxiden als Kathode. Durch die kontrollierte elektrochemische Reaktion von Li mit O2 lassen sich um ein vielfaches höhere gravimetrische Energiedichten erzielen als in einer Lithium-Ionen-Batterie. Ohne Übergangsmetalle in der Kathode besteht die Möglichkeit günstigere und nachhaltigere Batterien herstellen.

Die Bio-Batterie ist die Vision der vollkommen nachhaltigen und damit maximal Ressourcen schonenden Energiespeicherung für mobile und stationäre Anwendungsfälle. Um das zu erreichen sollen nach und nach die kritischen und oftmals unter schwierigen Bedingungen abgebauten Grundbestandteile der heutigen Batteriezellen, wie Lithium und Kobalt, durch einfach verfügbare Batteriekomponenten ersetzt werden.

Erste Festkörperbatterien sind seit Mitte des Jahres in den Mercedes Benz eCitaro Stadtbussen bestellbar. Die Batterietechnik kommt von dem zur französischen Bolloré Group gehörendendem Unternehmen Blue Solution und besteht aus einer LMP Festkörperbatterie. Diese ersten industrialisierten Festkörperbatterien können aktuell jedoch nur durch den Verzicht auf Kobalt und durch die höhere Sicherheit gegenüber einem Batteriebrand punkten.