Höhere Reichweite und mehr Sicherheit durch Feststoffbatterien

Partner aus Industrie und Forschung unter der Koordination von BMW befassen sich mit Antriebsbatterien der nächsten Generation: Lithiummetall als Anodenmaterial und ein fester Elektrolyt sollen die Energiedichte − bei hoher Sicherheit − erhöhen und damit auch die Reichweite von E-Autos verbessern.

Wie Prof. Stefano Passerini, Direktor des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) und Leiter der Forschungsgruppe Elektrochemie der Batterien, erläuterte, evaluieren Partner aus Forschung und Industrie im Projekt Alano (Alternative Anodenkonzepte für sichere Feststoffbatterien) unterschiedliche auf Lithiummetall basierende innovative 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 sei dabei die Kombination mit einem festen Elektrolyten. Im Gegensatz zu konventionellen Flüssigelektrolyten, die stark mit Lithiummetall reagieren, seien Festelektrolyte weniger reaktiv und eröffneten damit die Möglichkeit, kinetisch stabile Grenzflächen auszubilden. Dies wiederum verspreche weitere Vorteile: „Erstens wird die Sicherheit wesentlich verbessert, da die Zellen keine flüssigen und leicht brennbaren Bestandteile enthalten“, so Dominic Bresser, Leiter der Forschungsgruppe Elektrochemische Energiespeichermaterialien am HIU.

„Zweitens erhöht sich die Robustheit der Zellen, wodurch Handhabung, Kühlung und Systemintegration leichter werden.“ So ließen sich die Kosten auf Zell-, Modul- und Systemebene senken. Zugleich steige die Lebensdauer der Zellen, was zur Nachhaltigkeit beitrage.

Alano deckt 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. Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.