Gemeinsam für Industrialisierung von Bipolarbatterien mit Lithium-Ionen-Technologie
Bessere Batterien für höhere Reichweiten von Elektrofahrzeugen – ist das Ziel des vom BMWi geförderten Projekts „EMBATT-goes-FAB“. Die vier Projektpartner thyssenkrupp System Engineering GmbH, IAV GmbH, Daimler AG und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS entwickeln dafür Bipolarbatterien und Verfahren zu ihrer Herstellung. Durch den gestapelten Aufbau der Bipolarbatterien wird in gleicher Größe eine höhere Speicherkapazität und letztlich eine höhere Reichweite des Fahrzeugs erzielt. Die innovative Batterietechnologie soll nun auf die nächste Reifestufe gehoben werden und damit der Industrialisierung einen Schritt näher kommen.
E-Mobilität – Renault Twizy an Ladesäule – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Mehr Energie. Größere Reichweite. Höherer Komfort. Diese logische Kette beschreibt die zentralen Herausforderungen der Elektromobilität in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht. Schlüssel zur Lösung ist die Nutzung optimierter Fahrzeugbatterien.
Bipolarbatterie ermöglicht mehr Reichweite durch innovatives Layout
thyssenkrupp System Engineering GmbH, IAV GmbH, Daimler AG und das Fraunhofer IKTS wollen in ihrem gemeinsamen Projekt „EMBATT-goes-FAB“ einen Beitrag zur Verbesserung künftiger Fahrzeugbatterien leisten. Im Vorhaben soll durch die Erforschung skalierter Fertigungstechnologien und Integrationslösungen die Industrialisierung sogenannter Bipolarbatterien vorangetrieben werden. Das sind Lithium-Ionen-Batterien – die, ähnlich wie Brennstoffzellen – aus aufeinandergestapelten, seriell verschalteten Elektroden bestehen.
Im Gegensatz zu konventionellen Lithium-Ionen-Batterien sind diese Elektroden namensgebend „bipolar“ aufgebaut. Das bedeutet: auf einem gemeinsamen Elektrodenträger sind die Aktivmaterialien für die Kathode der Batterie und umseitig die Aktivmaterialien für die Anode aufgebracht. Die einzelnen Lithium-Ionen-Zellen sind dann nicht mehr separat in Aluminiumgehäusen verpackt, sondern nur der fertige Elektrodenstapel bekommt eine feste Umhausung. Dadurch fallen Gehäusebauteile und Verbindungselemente weg, was Kosten und Platz im Fahrzeug spart. Der freigewordene Platz kann stattdessen mit mehr Aktivmaterial aufgefüllt werden. Somit kann die Batterie mehr Energie speichern und erhöht die Reichweite des Fahrzeugs. Darin besteht der Charme von Lithium-Ionen-Bipolarbatterien, die aber bislang nur im Labor- und Technikumsmaßstab untersucht wurden.
Kompetenzen bündeln: Industrialisierung wird gemeinsam vorangetrieben
Der Anreiz, diese Technologie auf die nächste Reifestufe zu heben, liege für die vier Projektpartner ebenso auf der Hand, wie für das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, welches das gestartete Vorhaben „EMBATT-goes-FAB“ über die Laufzeit von zwei Jahren finanziell unterstützten werde, heißt es.
Nicht nur die Motivation und die Rahmenbedingungen müssten stimmen, es erfordere auch eine enge Verzahnung der im Projekt versammelten Partner, um die neuen Herausforderungen zu meistern. Diese erstreckten sich von
- der Herstellung verbesserter bipolarer Elektroden auf Basis von Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxiden und Graphit als Speichermaterialien (Fraunhofer IKTS),
- über die Skalierung der Montagetechnologie bis auf die Größe 100 x 30 cm² (thyssenkrupp System Engineering),
- der Anbindung einer elektrischen Batterieüberwachung (IAV GmbH)
- bis zur Sicherheitssimulation, um den konkreten Fahrzeuganforderungen zu entsprechen (Daimler AG).
Die Kompetenzen ergänzten einander optimal – gute Voraussetzungen, um dem ambitionierten Ziel – den Autofahrern von Morgen mehr elektrische Reichweite und damit höheren Komfort zu ermöglichen – einen großen Schritt näher zu kommen, heißt es weiter in der Pressemitteilung des Fraunhofer IKTS.