Imec verdoppelt Energiedichte von Festkörper-Zellen

Das belgische Forschungszentrum Imec hat eine Festkörper-Batteriezelle mit einer Energiedichte von 400 Wh/Liter entwickelt, die in zwei Stunden geladen werden kann. Die Produktion soll zudem sehr ähnlich zu bekannten Batteriezellen mit einem flüssigen Elektrolyt sein.

Die Forscher setzen auf einen festen Nanokomposit-Elektrolyt in Kombination mit einer Standard-Kathode aus Lithiumeisenphosphat und einer Lithiummetall-Anode. Das feste Elektrolyt weist eine außergewöhnlich hohe Leitfähigkeit von bis zu 10 mS/cm (mS: Mikrosiemens) auf, und hat laut einer Mitteilung das Potenzial für noch höhere Leitfähigkeiten.

Das neue Material zeichnet sich dadurch aus, dass es als Flüssigkeit – über eine nasschemische Beschichtung – aufgetragen wird. Erst dann härtet es aus und wandelt sich in einen Feststoff um. So wird eine besonders enge Verbindung zwischen den Elektroden und dem Elektrolyt hergestellt – eine der großen Herausforderungen bei Festkörperbatterien.

Mit der Energiedichte von 400 Wh pro Liter hat Imec seine eigenen Werte aus dem Vorjahr bereits verdoppelt. Angestrebt wird bis zum Jahr 2024 eine Energiedichte von 1.000 Wh/Liter, die in weniger als einer halben Stunde geladen werden können.

Imec gab zudem bekannt, in Zusammenarbeit mit der Universität Hasselt in einer Pilotlinie zur Herstellung von Festkörper-Pouchzellen auf dem EnergyVille Campus in Genk an einer Verbesserung der Materialien und Prozesse zu arbeiten. So soll die Skalierung der Festkörper-Zellen erprobt werden.

Laut Imec kann der Zusammenbau auf nur „geringfügig modifizierten“ Fertigungslinien für Li-Ion-Batterien erfolgen. Hohe Investitionen in komplett neue Fertigungsanlagen würden entfallen, wenn die Anlagen der Nasszellen auch für die Festkörperzellen verwendet werden können. „Die neue Batterie zeigt, dass unser bahnbrechender Elektrolyt in leistungsfähige Batterien integriert werden kann“, sagt Philippe Vereecken, wissenschaftlicher Direktor bei Imec. „Die Pilotlinie ermöglicht es uns, den nächsten Schritt zu tun und den Batteriedurchbruch auf industriell relevante Prozesse und Formate zu skalieren, indem wir Herstellungsverfahren anwenden, die denen für Nassbatterien ähneln.“

Im nächsten Schritt will das Forschungszentrum mit den weltweit wichtigsten Materiallieferanten und Batterieherstellern sprechen, um die Technologie voranzutreiben.
imec-int.com