Imec, eine weltweit führender Forschungs- und Innovationshub für Nanoelektronik, Digital- und Energietechnologien und Partner von EnergyVille, gab vor kurzem zu verstehen eine Festkörper-Li-Metall-Batteriezelle mit einer Energiedichte von 400 Wh/Liter bei einer Ladegeschwindigkeit von 0,5C (2 Stunden) entwickelt zu haben. Die Roadmap des Forschungs- und Innovationshub sieht vor bis 2024 Festkörperbatterien mit 1.000Wh/Liter bei 2-3C (weniger als eine halbe Stunde) zu erreichen.
Des Weiteren gab Imec auch bekannt, dass man begonnen habe Materialien und Prozesse in einer Pilotlinie zur Herstellung von Solid-State-Beutelzellen auf dem EnergyVille Campus in Genk (Belgien) hochzuskalieren und in Zusammenarbeit mit der Universität Hasselt aufzubauen. Imecs Forscher arbeiten daran die heutigen Lithium-Ionen-Technologie weiterzuentwickeln. Hierzu will man die nassen Elektrolyten durch ein festes Material ersetzen, das eine Plattform bietet, um die Energiedichte der Zelle über die von Zellen auf Basis von Flüssigelektrolyt hinaus weiter zu erhöhen.
Der im F&E-Zentrum entwickelte feste Nanokomposit-Elektrolyt hat eine außergewöhnlich hohe Leitfähigkeit von bis zu 10 mS/cm mit dem Potenzial für noch höhere Leitfähigkeiten. Das neue Material zeichnet sich dadurch aus, dass es flüssig – über eine nasschemische Beschichtung – aufgetragen und erst danach in einen Feststoff umgewandelt wird, wenn es bereits in den Elektroden vorhanden ist. Auf diese Weise ist es perfekt geeignet, um in dichte Pulberelektroden gegossen zu werden, wo es alle Hohlräume ausfüllt und maximalen Kontakt herstellt, genau wie ein Flüssigelektrolyt.
Mit diesem festen Nanokomposit-Elektrolyten in Kombination mit einer Standard-Lithium-Eisen-Phosphat-(LFP)-Kathode und einer Lithium-Metall-Anode hat das Unternehmen nun eine verbesserte Batterie mit einer Energiedichte von 400 Wh/Liter bei einer Ladegeschwindigkeit von 0,5C (2 Stunden) hergestellt, eine Rekordkombination für eine Festkörperbatterie. Imec konnte so innerhalb eines Jahres die Ergebnisse des Vorjahres verdoppeln und folgt dem Fahrplan, um schließlich Dichten über 1.000Wh/Liter bei einer Ladegeschwindigkeit von 2-3C (weniger als eine halbe Stunde) zu erreichen.
„Die neue Batterie zeigt, dass unser bahnbrechender Elektrolyt in leistungsfähige Batterien integriert werden kann. Die Pilotlinie ermöglicht es uns, den nächsten Schritt zu tun und den Batterie-Durchbruch auf industriell relevante Prozesse und Formate hochzustufen, wobei wir ähnliche Herstellungsverfahren wie bei Nassbatterien anwenden.“ – Philippe Vereecken, Scientific Director bei imec/EnergyVille
Neben der Weiterentwicklung der eigenen Technologie arbeitet Imec auch an der Skalierung der eigenen Prozesse und Produkte, um diese in Richtung Serienreife zu treiben. Die neue Pilotlinie, die sich am EnergyVille Campus befindet und zusammen mit der Universität Hasselt aufgebaut wird, ermöglicht die Herstellung von Prototypen von Beutelzellen mit einer Kapazität von bis zu 5 Ah. Es ist bereit, ein Grundstein für Forschungsgruppen und Unternehmen zu werden, die F&E-Projekte zu diesen Batterien durchführen.
Quelle: Imec – Pressemitteilung
