Solid Power nennt Details zu Festkörperakku-Plattform

Der US-Batteriespezialisten Solid Power hat nähere Details zu seiner Plattform für Feststoffakkus veröffentlicht, die drei verschiedene Batteriedesigns ermöglicht. Dabei wird versprochen, dass die Kosten für das aktive Kathodenmaterial um bis zu 90 Prozent gesenkt werden können.

Anders als bisher bekannt handelt es sich bei der Entwicklung von Solid Power nicht nur um eine Festkörperzelle, sondern eine Technologie-Plattform. Der Festelektrolyt auf Sulfid-Basis kann mit Anoden kombiniert werden, die entweder auf Lithium-Metall oder einen hohen Silizium-Gehalt setzen. Dazu werden branchenübliche und kommerziell ausgereifte Kathoden verwendet, einschließlich Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC).

Sprich: Auch aktuelle NMC-811-Kathoden können so verwendet werden. In Kombination mit einer Silizium-Anode und einem festen Elektrolyten will Solid Power eine Zelle bauen können, die auf eine gravimetrische Energiedichte von 390 Wh/kg kommen soll. Das Portal „InsideEVs“ spricht von einer Verbesserung um 50 Prozent gegenüber der derzeit als führend angesehenen 2170-Rundzelle von Tesla/Panasonic, die auf 260 Wh/kg kommen soll.

Wird statt der Silizium-Anode eine Lithium-Metall-Anode verbaut, kommt die Zelle (weiterhin mit NCM-811-Kathode) auf eine Energiedichte von 440 Wh/kg, also 69 Prozent mehr als die aus dem Model 3 und Model Y bekannte Rundzelle.

Auf Basis dieser Daten hat Solid Power ein 77-kWh-Pack hochgerechnet – also eine Größe, wie sie in den MEB-Modellen des Volkswagen-Konzerns und ungefähr auch bei den Long-Range-Modellen der beiden kleineren Tesla-Baureihen zum Einsatz kommt. Ein solcher Akku wäre nicht nur 44 Prozent kleiner (184 statt 329 Liter), sondern auch deutlich leichter: 304 Kilogramm mit Silizium-Anode und 269 Kilogramm mit Lithium-Metall-Anode anstelle der 499 Kilogramm mit derzeitiger Lithium-Ionen-Technologie. Die Reichweite würde sich um 14 bis 16 Prozent verbessern, die Schnellladefähigkeit entspräche den heutigen Werten. Unterscheiden sollen sich auch die Kosten: Statt mit 10.934 Dollar für die aktuelle Batterie rechnet Solid Power mit 6.545 Dollar für die Eigenentwicklung.

Dabei wäre wohl noch mehr möglich: Die Plattform von Solid Power soll auch „kostengünstige Kathoden-Typen mit hoher spezifischer Energieumwandlung“ verwenden können, die für Lithium-Ionen- oder andere flüssigkeitsbasierte Zellarchitekturen nicht geeignet sind. In Kombination mit einer Lithiummetall-Anode könnte die Kathode vollständig ohne Kobalt und Nickel auskommen, was die Kosten für aktive Kathodenmaterialien um 90 Prozent senken würde. Diese Technologie hat Solid Power aber nicht in die 77-kWh-Modellrechnung mit einbezogen.

Serienproduktion soll 2026 anlaufen

Die unterschiedlichen Ansätze verfolgt Solid Power, um die „Leistungsanforderungen mehrerer Automobilhersteller“, wie Mitbegründer und CEO Doug Campbell angibt. „Die All-Solid-State-Plattformtechnologie von Solid Power ermöglicht es uns, einzigartige Batterien für die einzigartigen Elektrofahrzeuge herzustellen, die sie antreiben möchten“, so Campbell. „Die Roadmap des Unternehmens umfasst jetzt drei Batteriezellen-Designs, die mehrere Produktlebenszyklen von Elektrofahrzeugen antreiben können.“

Während bei dem kürzlich verkündeten Investment von BMW und Ford noch angegeben wurde, dass erste Zellen mit 20-Ah-Siliziumanodenzelle Ende 2021 gefertigt werden sollen (und 100 Ah 2022 folgen sollen), nennt das Unternehmen nun eine Jahreszahl für die Serienproduktion. Das „high-content silicon anode product“ soll bis 2026 kommerzialisiert werden, das Produkt mit Lithium-Metall-Anode „wird folgen“. Ein Datum für die Kobalt- und Nickel-freie Zelle wird nicht genannt.

Mit einem Serienstart im Jahr 2026 muss allerdings auch die Vergleichsrechnung mit dem 77-kWh-Pack in einem anderen Licht gesehen werden: Auch die aktuelle Technologie mit Flüssig-Elektrolyt wird weiterentwickelt, zudem wäre die Solid-Power-Entwicklung bei der Kosten-Kalkulation weiterhin vom Weltmarkt für Nickel, Kobalt und andere Batteriematerialien abhängig.

„Silizium ist seit mehreren Jahren ein Entwicklungsbereich für Solid Power und wird voraussichtlich die erste Anodenvariante sein, die in Elektrofahrzeuge integriert wird“, sagt Josh Buettner-Garrett, Chief Technology Officer bei Solid Power. „Anstatt Kohlenstoff in der Anode mit Silizium als Additiv zu verwenden, kann Solid Power Zusammensetzungen mit mehr als der Hälfte des Gewichts von Silizium einschließlich des Gewichts des Festelektrolyten verwenden. Das ermöglicht volumetrische Energiedichten auf dem Niveau von Lithium-Metall.“

Zudem vermeldete Solid Power zwei Personalien im Verwaltungsrat: Nachdem BMW und Ford ihre Anteile erhöht hatten, stellen sie künftig je ein Verwaltungsratsmitglied. Für Ford zieht Ted Miller in das Gremium ein, BMW entsendet Rainer Feurer.
insideevs.com, prnewswire.com (beide Batterie-Plattform), prnewswire.com (Verwaltungsrat-Personalien)