Wiederaufladbare Batterien auf Lithiumbasis sind für zahlreiche Anwendungen immer gefragter, von tragbaren und implantierbaren Geräten bis hin zum Antrieb von Elektroautos oder für Stationärspeicher für den Ausgleich von Angebot und Nachfrage bei erneuerbaren Energien. Batteriehersteller streben daher eine höhere Energiespeicherkapazität, eine längere Produktlebensdauer und kürzere Ladezeiten an. In diesem schnell wachsenden Markt sind kurze Produktionszeiten zu möglichst geringen Kosten entscheidend für den Erfolg.
Experten der niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO) entwickeln am Forschungsinstitut Holst Center in Eindhoven einen revolutionären Batterietyp, der auf 3D-Technologie und Festkörperschichten basiert. Im Vergleich zu den derzeit verwendeten „flüssigen“ Lithiumbatterien sollen diese „3D-Festkörper-Dünnschichtbatterien“ leichter und sicherer sein. Sie sollen in kürzester Zeit aufgeladen sein und eine lange Produktlebensdauer aufweisen, teilt TNO mit. Ein Prototyp soll nun zeigen, dass diese vielversprechende Technologie funktioniert und für die Massenproduktion geeignet ist.
Die neuen Festkörperbatterien werden hergestellt, indem eine Struktur mit abstehenden Metallstiften mit ultradünnen Schichten aus Funktionsmaterial bedeckt wird, wodurch eine 3D-Struktur mit einer sehr großen Oberfläche und sehr kurzen Abständen zwischen beiden Batterieelektroden entsteht. Die Lithium-Ionen müssen nur eine kurze Strecke zurücklegen, was die Lade- und Entladezeiten beschleunigen soll. Der Vorteil des Festkörpers liege darin, dass keine oder nur eine geringe Brand- oder Explosionsgefahr besteht. Die ersten Anwendungen werden voraussichtlich in tragbaren Geräten integriert. Langfristig sollen auch größere Batterien für Fahrzeuge entwickelt werden.
„Unsere Forscher sind Pioniere auf dem Gebiet der 3D-Festkörperarchitektur. Durch die Anwendung der räumlichen Atomic Layer Deposition (sALD), einer von TNO in Zusammenarbeit mit Industriepartnern in Eindhoven entwickelten Technologie, können die Batterieschichten gleichmäßig auf einer 3D-Struktur abgeschieden werden. Dies führt zu einer neuen Batterietechnologie, die Sicherheit, Ladegeschwindigkeit und Lebensdauer von Batterien erheblich verbessern kann. Wir freuen uns, dass auch die Provinz, das Ministerium und TNO an diese wichtige Entwicklung für die Niederlande glauben und in eine Pilotlinie investieren. Damit können wir einen Prototyp bauen, der zeigt, dass diese vielversprechende Technologie für die Produktion von Batterien in großem Maßstab geeignet ist.“ Ton van Mol, Geschäftsführer des TNO Holst Center
Mit Hilfe staatlicher Zuschüsse soll nun eine Pilotlinie entwickelt werden um zu zeigen, dass die Technologie funktioniert. Die Provinz Nordbrabant leistet einen Beitrag von 1,5 Millionen Euro, das niederländische Ministerium für Wirtschaft und Klimapolitik steuert 3 Millionen Euro bei.
Quelle: TNO — Pressemitteilung vom 29.06.2020
Ich kann mich jetzt zwar nicht mehr so genau an die Vorlesung in meinem Elektrotechnik Studium erinnern und bin auch kein Spezialist in Elektrochemie und Akkutechnologie. Was man uns da als Wunderakku verkaufen möchte, ist für mich nichts anderes als ein Elektrolyt Kondensator mit Flüssig-Dielektrikum. Sehr große Flächen, schnelle Lade- und Entladevorgänge, hohe Kapazität, nahezu unendlich viele „Ladezyklen“ zeichnen so ein Bauteil aus. Diese Passiven Elemente gibt es schon seit über 100 Jahren. Das muss niemand mehr neu erfunden. Nur leider wird daraus kein neuer Wunderakku, denn die Speicherfähigkeit solcher Bauteile beträgt bestenfalls ein paar Farad. Das reicht dafür, um einen Elektromotor Starthilfe zu geben!
Ja, das sind sogennante „Supercaps“, oder auf Deutsch „Superkondensatoren“… Aber bei der Energiedichte hinken sie konventionnelen Li-Batterien (LIB) hinterher… Das ist im Grunde genommen nichts neues…