Neuer Feststoffakku aus Europa verspricht mehr Reichweite für E-Autos

Eine von Forschenden aus ganz Europa entwickelte Batterie kann auf gleichem Raum deutlich mehr Energie speichern. Die Batterie, an deren Entwicklung auch die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) aus der Schweiz beteiligt war, könnte laut der Forschungsanstalt die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen.

Ein Prototyp der neuen Lithium-Metall-Batterie sei in Belgien hergestellt worden, hieß es in einer Mitteilung der Empa. Der Feststoffakku weise eine Energiedichte von 1.070 Wh/L auf und liege damit deutlich über den 800 Wh/L von heutigen Lithium-Ionen-Batterien.

Das europäische Forschungskonsortium mit dem Namen SOLiDIFY arbeitete mehrere Jahre an der neuen Batterie. Schlussendlich sei der Erfolg durch sorgfältige Evaluierung und Optimierung neuer Materialien und fortschrittlicher Beschichtungstechnologien erreicht worden.

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Neue Herstellungsmethode für Elektrolyt

Damit eine Batterie geladen und entladen werden kann, müssen geladene Teilchen, sogenannte Ionen, von einem Pol zum Anderen fließen können. Das Material, das diesen Fluss ermöglicht, heißt Elektrolyt. In herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien wird dafür eine flüssige Substanz genutzt. In den neuen Batterien wurde der flüssige Elektrolyt durch einen festen ersetzt.

Für den Elektrolyten des neuen Akkus wurde ein polymerisiertes festes Kompositmaterial entwickelt, das auf einer ionischen Flüssigkeit basiert. Dieses ermöglicht einen "Flüssig-zu-Fest"-Verfestigungsansatz, der laut der Empa einzigartig ist. Damit lässt sich ein dünner Separator von 20 μm herstellen, der die Verwendung einer dicken Kathode von 100 μm Dicke und einen kompakten Batteriezellenstapel ermöglicht.

Dadurch konnte die hohe Energiedichte erreicht werden. Als positiver Nebeneffekt ist die Akkuzelle thermisch stabiler als bei anderen Feststoffbatterien, was die Brandgefahr abermals senkt - die bei Feststoffakkus ohnehin schon geringer als bei klassischen Lithium-Ionen-Akkus ist.

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Herstellungspreis höher als bei herkömmlichen Akkus

Die neue Batterie kann laut der Empa bei Raumtemperatur hergestellt werden. Außerdem können aktuelle Produktionslinien für Lithium-Ionen-Batterien angepasst werden, um den Feststoffakku zu produzieren.

Die Forschenden schätzen, dass der Akku weniger als 150 Euro pro Kilowattstunde kosten wird. Damit wäre er aber teurer als übliche Lithium-Ionen-Batterien. Laut Bloomberg betrug der Durchschnittspreis dafür im Jahr 2023 115 Euro/kWh. Der Preis soll in den nächsten Jahren noch weiter sinken, vor allem wegen China. Dort sind im April die Preise, je nach Lithium-Ionen-Technologie, bereits auf 68 bis 94 Euro/kWh gesunken.

Für Autohersteller könnte die europäische Technologie dennoch interessant sein, vor allem, wenn die EU Strafzölle auf chinesische Batteriezellen einführen sollte. Dann könnte es schlussendlich günstiger kommen, die teureren Akkus aus Europa zu kaufen. Im nächsten Schritt will SOLiDIFY die Feststoffakku-Technologie hochskalieren. Wann eine Serienproduktion starten kann, ist noch nicht bekannt.