Atom-dünne Schichten für hocheffiziente Batterien

Die Technologie von Sald beruht dabei auf einem Beschichtungsverfahren, das von Forschern der Fraunhofer-Gesellschaft in Deutschland und deren niederländischem Pendant TNO entwickelt wurde.

Der Name ist Programm: Sald steht für „Spatial Atomic Layer Deposition“. Diese Methode, um Schichten aus nur einer einzigen Atomlage auf ein Substrat aufzubringen, wurde von Fraunhofer und TNO bereits Ende des vergangenen Jahrzehnts entwickelt und seitdem perfektioniert. „Im Gegensatz zu anderen Verfahren werden bei der Atomlagenabscheidung dreidimensionale Oberflächenstrukturen konturgetreu homogen im Nanometer-Maßstab abgedeckt“, schreibt etwa das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV.

Das Unternehmen Sald aus Eindhoven will diese Technik nun im industriellen Maßstab einsetzen, um E-Autos mit einer neuen Akkutechnologie Reichweiten von mehr als 1.000 Kilometern pro Ladung zu verschaffen. 

Die Experten setzen dabei gezielt bei der „Solid-Elektrolyte Interphase“ (SEI) an, einer bisher noch nicht vollständig verstandenen Grenzfläche zwischen dem Elektrodenmaterial und dem Elektrolyten von Akkus. Durch die Nanobeschichtung im Sald-Verfahren entstehe eine sogenannte „Artificial Solid-Elektrolyte Interphase“ (A-SEI), die gegenüber bisherigen SEI über eine deutlich bessere Leistungsfähigkeit verfüge, so das niederländische Unternehmen in einer Mitteilung.

CEO Frank Verhage: „Es geht nicht darum, einen theoretischen Reichweitenrekord aufzustellen. Sondern wir reden selbst im ungünstigsten Fall davon, dass der Akku in einem E-Auto bei sportlich-dynamischer Fahrweise und Klimaanlage oder Heizung nach 1.000 Kilometern noch mindestens 20 bis 30 Prozent Restladung besitzt.“ 

Seinen Angaben zufolge funktioniert diese Optimierung sowohl mit den heute noch üblichen Flüssigelektrolyten als auch mit künftigen Feststoffbatterien („Solid State“), die sich derzeit in der Entwicklung befinden. Der neue Batterietyp könne auch fünfmal schneller geladen werden, teilt die Sald BV mit. Die neue Akkugeneration wird voraussichtlich frühestens 2022/23 in E-Autos eingebaut werden können, erklärt Verhage. Zwar habe man bereits Fertigungsmaschinen für Kleinserien in Betrieb. Die Umsetzung für einen großindustriellen Einsatz stünde aber erst noch bevor.

Ihre Nützlichkeit in der Produktion bewiesen hat die Sald-Technologie aber schon im Bereich der Photovoltaik. SALD BV ist eine Ausgründung aus dem Unternehmen „SoLayTec“, das seit 2010 Spatial-ALD-Maschinen für die Massenfertigung von Solarpaneln vor allem nach China liefert.