Fraunhofer: Feststoffbatterie als stabiles Gesamtsystem

Das Fraunhofer-Institut ISC und die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, kurz Empa, haben Anfang des Jahres ein gemeinsames Forschungsprojekt namens IE4B angeschoben, um die Basis für produktionstaugliche Feststoffbatterien für Elektroautos zu schaffen.

Das Vorhaben ist auf drei Jahre angelegt und soll auf den Stärken beider Forschungspartner aufbauen: Während die in der Schweizer Stadt Dübendorf ansässige Empa die chemisch-physikalischen Grundlagen für die neue Batterietechnologie beiträgt, steuert das Fraunhofer ISC mit Sitz in Würzburg sein Know-how in der Verfahrensentwicklung und Batteriezellproduktion bei – inklusive der Fertigung erster Prototypen.

Der Technologiesprung hin zu Festkörperbatterien bietet den Partnern zufolge eine Riesenchance, um eine bis dato fest in den Händen asiatischer Unternehmen gelegene Schlüsseltechnologie nach Europa zu holen. „Derartige Batteriezellen kommen ohne brennbare flüssige Elektrolyte aus und bringen damit eine deutlich verbesserte Betriebssicherheit, aber auch Vorteile bei Baugrösse und Gewicht, weil eine weniger aufwendige Sicherheitskapselung notwendig ist“, heißt es in einer begleitenden Pressemitteilung. Durch den Einsatz von metallischem Anodenmaterial anstatt der heute üblichen Graphit-Anoden seien auch eine höhere Energiedichte und deutlich kürzere Ladezeiten möglich.

Während die einzelnen Komponenten künftiger Festkörperbatterien im Labor bereits gut untersucht sind, besteht die größte Herausforderung den Fraunhofer-Wissenschaftlern zufolge darin, diese zu einem stabilen Gesamtsystem zusammenzuführen. Die Basis dafür soll nun im Rahmen des IE4B-Projekts („Interface Engineering for Safe and Sustainable High-Performance Batteries“) gelegt werden. Konkret arbeitet die Empa dabei an der Entwicklung von Festkörperelektrolyten, der Herstellung und Charakterisierung von dünnen Schichten mit maßgeschneiderten elektronischen Eigenschaften sowie an der Entwicklung nanostrukturierter Anodenmaterialien. Das Fraunhofer ISC forscht an Lithium-leitenden Polymeren sowie an der Entwicklung von Schutzschichten aus Sol-Gel-Materialien, außerdem entwickelt, fertigt und testet es Prototypen und Kleinserien von Batteriezellen.

Von Anfang an sind auch Industrieunternehmen aus Deutschland und der Schweiz beteiligt, die das Projekt unter industriellen Aspekten beleuchten. Dabei sind u.a. Heraeus, die Bühler Gruppe, Applied Materials, Varta und ABB.
isc.fraunhofer.de