Forschung zu Feststoffakkus mit Lithiummetall-Anode

In einem neuen Projekt namens ALANO befassen sich Partner aus Industrie und Forschung unter der Koordination von BMW mit der Entwicklung von Feststoffbatterien. Dabei fokussiert sich das Team auf Lithiummetall als Anodenmaterial.

ALANO steht für Alternative Anodenkonzepte für sichere Feststoffbatterien. Das Projekt hat diesen Monat begonnen und ist auf drei Jahre angelegt. Das Team ist überzeugt davon, dass Lithiummetall als Anodenmaterial in Kombination mit einem festen Elektrolyt die Energiedichte auf Zellebene erhöhen und damit die Reichweite von Elektroautos verlängern könne – und das „bei hoher Sicherheit“, denn der feste Elektrolyt sei schwer entflammbar und könne nicht auslaufen.

Laut Professor Stefano Passerini, Direktor des an ALANO beteiligten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU), evaluieren die Partner im ALANO-Projekt unterschiedliche auf Lithiummetall basierende Anodenkonzepte für Feststoffbatterien, um die Reaktivität, Sicherheit und Leistungsfähigkeit der Anode zu optimieren und diese in einer robusten Zelleinheit mit hoher Energiedichte zu integrieren. „Entscheidend ist dabei die Kombination mit einem festen Elektrolyten. Im Gegensatz zu konventionellen Flüssigelektrolyten, die stark mit Lithiummetall reagieren, sind Festelektrolyte weniger reaktiv und eröffnen damit die Möglichkeit, kinetisch stabile Grenzflächen auszubilden.“

Dies wiederum verspricht den Experten zufolge weitere Vorteile: „Erstens wird die Sicherheit wesentlich verbessert, da die Zellen keine flüssigen und leicht brennbaren Bestandteile enthalten. Zweitens erhöht sich die Robustheit der Zellen, wodurch Handhabung, Kühlung und Systemintegration leichter werden.“ So sollen sich auch die Kosten auf Zell-, Modul- und Systemebene senken und zugleich die Lebensdauer der Zellen steigern lassen.

ALANO deckt laut den Initiatoren die gesamte Wertschöpfungskette von Feststoffbatterien mit Lithiummetall als Anodenmaterial ab, von der Auswahl der Materialien über die Herstellung der Komponenten, die Verarbeitung zu Zellen, die Skalierung der Batterien für den Einsatz in Fahrzeugen und andere Anwendungen bis hin zum Recycling.

Koordinator des Konsortiums ist die BMW AG. Zu den weiteren Industriepartnern gehören die Applied Materials GmbH, die Arlanxeo GmbH, die Daikin Chemical Europe GmbH, die Rena Technologies GmbH und die Varta Microbattery GmbH. Als Partner aus der Forschung sind neben dem HIU das Fraunhofer IFAM, das Fraunhofer IST, das Forschungszentrum Jülich, das Batterieforschungszentrum Münster Electrochemical Energy Technology (MEET) der Universität Münster, das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und die Universität Gießen beteiligt. Als assoziierter Partner wirkt zudem BASF mit.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ALANO im Bereich „Batterie 2020 Transfer“.
kit.edu