Durchbruch in der Batterietechnologie: Festkörper-Lithium-Metall-Batterien mit rekordverdächtiger Energiedichte entwickelt
20. September 2024
In Belgien hat das Forschungszentrum Imec aus Leuven ein neues Prototypenbatterie entwickelt, das eine wesentlich höhere Energie“dichte als die aktuelle Batteriegeneration aufweist. Dies könnte dazu führen, dass Elektrofahrzeuge mit dem gleichen Batterievolumen bis zu 50 Prozent weiter fahren können.
Diese bemerkenswerten Laborergebnisse wurden von Imec am Donnerstag bekannt gegeben und betreffen ein Prototyp einer Festkörperbatterie. Im Gegensatz zu den aktuellen Flüssigelektrolyt-Lithium-Ionen-Batterien verwenden Festkörperbatterien einen festen Elektrolyten.
Derzeit laufen Elektrofahrzeuge noch mit Energie, die in flüssigen Lithium-Ionen-Batterien gespeichert ist. In den letzten Jahren hat sich die Reichweite der Elektrofahrzeuge erheblich verbessert, doch die Nachfrage nach größerer Reichweite und schnelleren Ladezeiten wächst weiter. Deshalb wird viel in eine neue Generation nicht-flüssiger Batterien investiert.
Der Hauptgrund dafür ist, dass Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf ihre Dichte an ihre Grenzen gestoßen sind. Die Reichweite eines Autos wird durch die Energie bestimmt, die die Batterie liefern kann. Vereinfacht ausgedrückt: Je mehr Energie (kWh) man in eine Batterie packen kann, desto größer ist die Reichweite. Da Batterien nicht zu groß und schwer sein sollten, ist die Energie“dichte einer Batterie von großer Bedeutung.
Das Forschungsinstitut Imec hat zusammen mit dreizehn europäischen Partnern im Rahmen des SOLiDIFY-Projekts einen vielversprechenden Durchbruch erzielt. Sie haben ein Prototyp einer Lithium-Metall-Festkörperbatterie entwickelt, die eine außergewöhnliche Energie“dichte von 1070 Wh pro Liter aufweist. Aktuelle Lithium-Ionen-Batterien haben im Durchschnitt eine Energie“dichte von 600 bis 700 Wh pro Liter. Dies könnte die Reichweite eines Elektroautos erheblich erhöhen.
Festkörperbatterien bieten noch weitere Vorteile: Sie sind weniger entflammbar (was die Sicherheit erhöht), können schneller geladen werden und haben eine längere Lebensdauer. Der Herstellungsprozess von Festkörperbatterien ist auch an die aktuellen Lithium-Ionen-Produktionslinien anpassbar und soll weniger als 150 Euro pro kWh kosten, im Vergleich zu 125 Euro für eine konventionelle Lithium-Ionen-Batterie.
Die Batteriezelle wurde auf dem EnergyVille-Campus von Imec in Genk hergestellt. Das Projekt wird derzeit erweitert. Es ist jedoch noch unklar, wann diese Batterien in Autos eingesetzt werden können. Die Batterien haben derzeit eine relativ kurze Lebensdauer von 100 Ladezyklen im Vergleich zu 2.000 Zyklen bei Lithium. Die Batterien müssen noch für die Massenproduktion geeignet gemacht werden.
Die SOLiDIFY-Konsortium, die dieses Projekt durchgeführt hat, umfasst Forschungszentren wie Imec/EnergyVille (Belgien), Fraunhofer (Deutschland), Centro Ricerche Fiat SCPA (Italien) und Empa (Schweiz), sowie Industriepartner wie VDL Groep (Niederlande), Umicore (Belgien) und andere. Das Projekt wurde durch das EU-Horizon 2020-Forschungs- und Innovationsprogramm finanziert und von Imec koordiniert.
