Nahaufnahme einer E-Auto-Batterie.

Mit den neuen Konzepten des Forschungsprojekts sollen Lithium-Ionen-Batterien in der Zukunft deutlich rohstoffsparender produziert werden. (Bild: Adobe Stock / Sergii)

Forscher im Projekt PerForManZ haben sich zum Ziel gesetzt, die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien zu steigern und gleichzeitig den Einsatz kritischer Rohstoffe wie Kupfer, Kobalt, Nickel und Naturgraphit zu reduzieren. Dieses Vorhaben soll durch die Kombination neuer Konzepte bei den Speichermaterialen, den eingesetzten Komponenten und dem Zellaufbau realisiert werden. Durchgeführt wird das Projekt vom baden-württembergischen Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Zusammenarbeit mit einigen Industrieunternehmen, darunter unter anderem die BMW Group als assoziierter Partner. Auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung beteiligt sich mit einer Förderung in Höhe von 2,5 Millionen Euro.

Material- und Zelldesign überarbeitet

Ein großes Problem bei der Produktion von kommerziellen Hochenergiezellen sei die schwierige Verarbeitung von Silicium, so die Projektverantwortlichen. Das Halbmetall wäre in der Lage, deutlich mehr Lithium zu speichern als das üblicherweise verwendete Graphit, wirke sich jedoch in herkömmlichen Produktionsprozessen negativ auf Material und Elektrode aus. Mit dem Forschungsvorhaben soll für dieses Problem ein Lösungskonzept erarbeitet werden. Ansatzpunkt sind das Material- und das Zelldesign. Die Materialien werden dabei so ausgelegt, dass sie direkt in üblichen Fertigungsprozessen für Elektroden eingesetzt werden können.

Bender entwickelt neuartige Ableiterstrukturen

Als eines der teilnehmenden Industrieunternehmen entwickelt Bender eine verbesserte Ableiterfolie für die Elektroden der Lithium-Ionen-Zellen. Hierbei wird besonders auf Leichtbauweise und Durchlässigkeit gesetzt, so dass trotz des verringerten Kupfer- und Aluminium-Anteils eine effizientere Nutzung des verwendeten Materials gewährleistet wird. Somit könne die neue Ableiterstruktur Rohstoffe und Materialkosten einsparen und zeitgleich die spezifische Energie der Zellen erhöhen.

Forschungsergebnisse fließen in Varta-Produktion

Die jeweiligen Forschungsergebnisse des Projektes werden parallel in die Produktion von Knopf- und Rundzellen beim Batteriespezialist Varta eingeführt. Die hier entstandenen Batterien könnten in zahlreichen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen und werden daher von BMW im Hinblick auf die Anforderungen zum automobilen Einsatz begleitet. Ist das Projekt PerForManZ erfolgreich, könnten die neuen Hochenergiezellen einen wesentlichen Beitrag zur klimafreundlicheren E-Mobilität leisten.

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