Innovative Lithium-Feststoffbatterie kurz vor Durchbruch – Auch in Deutschland schreitet die Entwicklung voran!
Weltweit wird an einer innovativen Lithium-Feststoffbatterie geforscht, welche die klassische Lithium-Ionen-Batterie übertreffen und in Elektroautoanwendungen als Standard ablösen soll. Auch in Deutschland forscht das Batterie Start-up „High Performance Battery (HPB)“ an einer vielversprechenden Variante der innovativen Batterie und steht kurz vor der Serienreife.
Was kann die neue Feststoffbatterie?
An der Feststoffbatterie wird schon seit einigen Jahren geforscht. Die Idee, das flüssige Elektrolyt in Lithium-Ionen-Akkus durch einen Festionenleiter zu ersetzen, kam dem Erfinder der Technologie Günther Hambitzer schon bei Experimenten im Jahre 2016. Nun steht das deutsche Start-up kurz vor der Serienreife.
Die neu entwickelte Batterie soll in Elektroautos eingesetzt werden und primär eine deutlich höhere Zyklenfestigkeit aufweisen. Mit der innovativen Batterie könnten die Autos bis zu 12.500 Ladezyklen standhalten und eine Reichweite von nahezu 1000 km erreichen. Dies ist aufgrund der höheren Energiedichte von 0,5 kwh/kg möglich. Samsungs Feststoffbatterie erreicht damit nahezu die doppelte Energiedichte von herkömmlichen Elektroauto-Batterien. Obendrein soll die Batterie mit neuartigem Festionenleiter weder bei Hitze noch bei Kälte an Leistung einbüßen. Die Technologie ist wohl so interessant für die Automobilbranche, dass deutsche Automobilhersteller bereits mit dem patentierten Verfahren von HPB und dem Festionenleiter experimentieren.
Die neue Feststoffbatterie könnte eine Revolution auf dem Energiespeichermarkt darstellen. Laut Ingo Krossing, einem Chemiker der Universität Freiburg, sei der technologische Ansatz von HPB der Einzige, der zu zyklenfesteren, langlebigeren, stabileren und schnellladefähigen Feststoffbatterien führen könnte. Laut Samsung führe der Ersatz des flüssigen Elektrolyts außerdem zu einem geringeren Gewicht und zugleich zu einer insgesamt kleineren Batterie. Ein weiterer Vorteil ist, dass das feste Material deutlich risikoärmer ist als sein flüssiges Pendant.
Vielleicht bietet die neue Batterie-Technologie den langersehnten finalen Schritt zur Lösung für die Automobilbranche. Sie erhält die Vision, Strecken von Reisen über 1000 km mit batteriebetriebenen Autos absolvieren zu können, am Leben. Zudem sollen die Feststoffbatterien so schnell aufgeladen werden können, wie ein herkömmlicher Verbrenner beim Tankvorgang.
Die Technologie hinter der Feststoffbatterie von HPB
Bislang bildeten Li-Ionen-Akkus mit flüssigem Elektrolyten den absoluten Standard in der E-Mobilität. Aufgrund der hohen Energiedichte und ihrem geringen Gewicht eignen sich diese optimal für Elektroautos. Die neue vielversprechende Lithium-Ionen-Technologie von HPB versucht nun den flüssigen Elektrolyten durch einen Festionenleiter zu ersetzen. Durch diesen erhöht sich die Lebensdauer und Zyklenfestigkeit der Batterie enorm, da sich keine Salze mehr an den Elektroden anlagern können. Darüber hinaus werden in der Feststoffbatterie keine Elektrolyten innerhalb der Batterie verbrannt, wodurch die gesamte Batterie stabiler und langlebiger wird.
Welche Herausforderungen müssen noch überwunden werden?
Die neue Generation Feststoffbatterien scheint ein großer Hoffnungsträger für den Batteriemarkt zu sein, jedoch befinden sich die Hersteller noch nicht am Ziel. Um eine Serienreife zu erlangen, müssen einige Probleme in der Produktion bei HPB beseitigt werden. Ebenfalls wird noch daran geforscht eine noch höhere Energiedichte zu erlangen.
Laut Krossing hätte die Batterie lediglich zwei Nachteile. Der Akku benötigt ein teureres Metall als Ableiter im Vergleich zu konventionellen Li-Ionen-Akkus. Zusätzlich müsste das Gehäuse aufgrund des Festionenleiters, welcher Schwefeldioxid enthält, aus Edelstahl bestehen. So entstehen zwar höhere Produktionskosten, allerdings überwiegen die Vorteile der innovativen Batterie immer noch deutlich. Auch Samsung berichtet von sehr hohen Produktionskosten und präsentiert ihr innovatives, betriebsbereites Produkt daher auf einer Batteriemesse in Seoul dieses Jahr als „super premium“ Batterie für die Elektrofahrzeugindustrie.
HPB hat bereits 250 Zellen hergestellt und erste Aufträge von Kunden sollen schon abgeschlossen worden sein. Ab 2026 soll der Hersteller „Swiss Clean Battery“ eine große Produktionsstätte, mit Lizenz von HBP, eröffnen und jährlich Batterien mit einer Gesamtkapazität von 1,2 GWh herstellen.
HBP selbst fokussiert sich laut eigenen Angaben weiterhin auf die Vermarktung des Verfahrenspatents und die damit einhergehende Vergabe von Lizenzen.
Foto: CHUTTERSNAP auf Unsplash
Quellen: „Auf der Suche nach dem Super-Akku“, Franz W. Rother, Edison Ausgabe 01 – 2024 in Kooperation mit AutoBild
interestingengineering.com, Aman Tripathi, 01.08.2024
