Welches Potenzial bietet die Feststoffbatterie für Elektroautos?

Verfasst von am 18.10.2019 - 3 min

Wird nach der Lithium-Ionen-Batterie die Feststoffbatterie eines Tages die maßgebliche Technologie zur Speicherung von Energie in Elektroautos sein? Das Potenzial der Feststoffbatterie ist real – trotzdem wird es noch Jahre dauern, bis industrielle Projekte tragfähige Erfolge zeigen.

Die Feststoff-Batterie ist eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie, in welcher der flüssige Elektrolyt durch festes Material ersetzt wird, das die Form eines Polymers oder anorganischer Pulvers ähnlich Keramik haben kann. Durch den Wechsel zur Feststoffbatterie könnten rein theoretisch die mit der Benutzung eines flüssigen Elektrolyten verbundenen Nachteile beseitigt werden.

Was die Feststoff-Batterie ändern könnte

Der Festelektrolyt bietet ein neues „Spielfeld“ in der chemischen Forschung, das eine größere Energiedichte und eine Verringerung der Abhängigkeit von kritischen Materialien wie Kobalt in Aussicht stellt. Darüber hinaus wird durch den Verzicht auf den entzündlichen, flüssigen Elektrolyten das Batteriedesign „schlanker“ und durch die aktuellen Sicherheitsanforderungen weniger eingeschränkt.

Herkömmliche Batterien dürfen auf maximal 60° C erhitzt werden: Eine weitere Herausforderung besteht also darin, diese Temperaturbegrenzung bei der Festkörperbatterie zurückzudrängen, um das Kühlsystem zu vereinfachen und somit schnellere Ladezeiten zu ermöglichen. Wir müssen daher das Potenzial der Feststoffbatterie auf zwei Ebenen betrachten: auf chemischer Ebene und auf Ebene des kompletten Systems, das einfacher, leichter und kostengünstiger werden könnte.

Die Möglichkeiten der Feststoffbatterie scheinen jedoch schwer umzusetzen zu sein. Zunächst muss es gelingen, einen Elektrolyten zu entwickeln, der besonders stabil ist, gleichzeitig aber auch besonders leitfähig, um eine gute Zirkulation der Lithiumionen von einer Elektrode zur anderen zu gewährleisten. Darüber hinaus müssen neue Methoden entwickelt werden, um Batterien herzustellen, die für diese neuen Materialien geeignet sind.

Die Batterie der Zukunft?

Batterie der Zukunft

Weltweit arbeiten die Forschungslabors deshalb an neuen Verbindungen, die sich zum einen für Elektroden und zum andern für den Elektrolyten künftiger Feststoffbatterien eignen. Über die Materialforschung hinaus konzentrieren sich die Experimente auf die Entwicklung leistungsstarker Zellen (vor allem hinsichtlich Energiedichte, Ladezeit und Lebensdauer) sowie auf die Verbesserung des Herstellungsverfahrens im Hinblick auf eine groß angelegte Produktion.

Von den zahlreichen Akteuren, die an der Forschung von Festkörperbatterien beteiligt sind, ist es dem amerikanischen Startup Ionic Materials bereits gelungen, ein Polymer zu entwickeln, das in der Lage ist, Lithium-Ionen bei Umgebungstemperatur weiterzuleiten – ein technologisch vielversprechender Baustein für die Festkörperbatterie. Die Renault-Nissan-Mitsubishi-Allianz investierte 2018 in dieses Startup, um die industrielle Entwicklung seiner Lösungen zu beschleunigen.

Die Festkörperbatterie könnte sich also nicht nur in der Automobilwelt durchsetzen, sondern auch im Bereich der stationären Energiespeicherung, die als eine der Lösungen gilt, um Elektroautobatterien vor ihrem Recycling einem zweiten Lebenszyklus zuzuführen. 

 

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