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Lithium-Ionen-Batterie Lithium-Ionen-Zellen mit mehr als 10 000 Ladezyklen

| Redakteur: Tobias Hüser

Die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie schreitet voran – Wissenschaftler am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden Württemberg (ZSW) haben Lithium-Ionen-Zellen entwickelt, mit denen mehr als 10 000 Ladezyklen gelingen. Bei weiteren Werten, etwa der Leistungsdichte, liegen die Batterien auf dem Niveau führender asiatischer Hersteller. Mit der Technologie ist die Basis für die Herstellung von Pouch-Zellen und großen prismatischen Zellen geschaffen.

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ZSW-Forscher mischt die Elektrodenpaste (Slurry) im Mischer.
ZSW-Forscher mischt die Elektrodenpaste (Slurry) im Mischer.
(Bild: ZSW)

Ulm – „Nach 10 000 vollständigen Lade- und Entladevorgängen mit einem kompletten Lade- und Entladezyklus pro Stunde (2 C) weisen unsere Lithium-Akkus immer noch mehr als 85 % der Ausgangskapazität auf“, berichtet Dr. Margret Wohlfahrt-Mehrens, Leiterin des Fachgebiets Akkumulatoren Materialforschung in Ulm. „Das sind gute Aussichten für eine lange kalendarische Lebensdauer.“ Eine lange Lebensdauer in der Elektromobilität ist eine Bedingung der Automobilfirmen. Batterien mit der Lithium-Ionen-Technologie müssen mindestens zehn Jahre lang ihren Dienst im Auto tun können, ohne dass die Akkukapazität unter 80 % des Nennwertes absinkt.

Das fundierte Verständnis des Institutes für angewandte Forschung in Ulm über die Vorgänge in der Zelle führte auch bei den anderen Kennzahlen zu guten Werten: Beispielsweise liegt der Wert für die Leistungsdichte der Zelle bei 1100 W/kg und liegt damit auf internationalem Niveau. Die Leistungsdichte quantifiziert die entnehmbare Leistung pro Gewicht. Für ein Elektrofahrzeug bedeutet diese Zahl kurze Ladezeiten und ein gutes Beschleunigungsvermögen.

Die semiautomatische Fertigung der kleinen Zellen erfolgte an einer Anlage im ZSW Labor für Batterietechnologie (eLaB) in Ulm. Gefördert wurde die Zellentwicklung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi). Mit Forschungsaufträgen wie diesem können interessierte Firmen neue Materialien und Verfahren evaulieren lassen, ohne dafür die eigene Produktion stoppen zu müssen.

In einem nächsten Schritt wollen die Forscher und Ingenieure am ZSW Elektroden für große prismatische Lithium-Zellen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie entwickeln. „Die Beherrschung der jetzt demonstrierten Zelltechnologie ist die wesentliche Voraussetzung für die anschließende Fertigung von großen Zellen“, so Margret Wohlfahrt-Mehrens. Für die Umsetzung in große Zellen seien noch weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten notwendig, prinzipiell sei ein Upscaling aber möglich.

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