Lithium-Ionen-Akkus der nächsten Generation 11.02.2020, 11:03 Uhr

Batterieforschungsprojekt Sense an der Empa gestartet

Forscher wollen unter der Bezeichnung Sense die Lithium-Ionen-Batterie der nächsten Generation entwickeln. Am Montag ist an der Empa das entsprechende europäische Projekt gestartet worden.
Ruben-Simon Kühnel, Stephan Fahlbusch und Corsin Battaglia (von links nach rechts) koordinieren an der Empa die Erforschung neuer Lithium-Ionen-Akkus
(Quelle: Beat Geyer/Empa )
Forscher aus sieben europäischen Ländern suchen in den kommenden vier Jahren nach Lösungen für die Lithium-Ionen-Batterie der nächsten Generation. Am Montag ist der Startschuss für das europäische Batterieforschungprojekt Sense gefallen, das von Empa-Forscher Corsin Battaglia und seinem Team koordiniert wird.
Die EU fördert Sense mit 10 Millionen Euro, wie die Forschungsanstalt Empa mitteilte. Der Bedarf an Antriebsbatterien für Elektroautos werde in den nächsten Jahren dramatisch steigen, hiess es. Gegenwärtig kämen mehr als 90 Prozent dieser Akkus aus Asien.
Mit der 2017 ins Leben gerufenen «European Battery Alliance» will die EU-Kommission Kompetenz und Fertigung in Europa aufbauen. Alle Aspekte der Sense-Forschung sind darauf ausgerichtet, die Zellen der nächsten Generation in europäischen Gigafactories, also Grossproduktionsanlagen, herzustellen.

Länger leben und schneller laden 

Die elf Partner von Sense – fünf Forschungsinstitute und sechs Industrieunternehmen – forschen an Lithium-Ionen-Batterien der sogenannten «Generation 3b». Diese nächste Generation wird eine höhere Energiedichte, sowie eine verbesserte Zellchemie und ein verbessertes Batteriemanagement besitzen: Statt Anoden aus reinem Graphit werden solche aus Silizium-Graphit-Composites angestrebt. In der Kathode wird der Anteil an kritischem Kobalt weiter gesenkt.
Neue Additive in der Elektrolytflüssigkeit sowie Schutzschichten sollen die Batterie langsamer altern lassen und mehr Ladezyklen möglich machen. Zu einer längeren Lebensdauer und besseren Schnelladefähigkeit werden auch neue Sensoren beitragen, die vom Inneren der Batteriezellen her Daten ans Batteriemanagement liefern.
Auch in puncto Nachhaltigkeit soll die neue Generation die heutige übertreffen: Die Kathode soll ohne den Einsatz von brennbaren und toxischen Lösungsmitteln hergestellt werden, was die Serienproduktion der Zellen stark vereinfacht und verbilligt. Auch die Weiterverwendung gealterter Fahrzeugbatterien als stationäre Speicher und schliesslich das Recycling der Batterien wird im Projekt Sense berücksichtigt.

Forschung an Generation 4b

Das Team von Corsin Battaglia an der Empa ist ausserdem an einem weiteren europäischen Forschungsprojekt beteiligt: Das Projekt namens Solidify entwickelt Batterien der übernächsten Generation - sogenannte Festkörper-Lithium-Metall-Batterien.
Diese Festkörperbatterien werden keine flüssigen, feuergefährlichen Bestandteile mehr enthalten. Daher sind sie sicherer und resistenter gegen Hitze. Sie können darum höhere Leistung abgeben, schneller geladen und entladen werden. Diese Batterien der Generation 4b könnten nach Meinung der Experten in etwa zehn Jahren marktreif sein.


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