Durchbruch bei Lithium-Ionen-Batterien: Silizium-Anoden verdreifachen die Kapazität
Cordula Ring
Durchbruch bei Lithium-Ionen-Batterien: Silizium-Anoden verdreifachen die Kapazität
Forschungsprojekt FACILE entwickelt Silizium-Anoden für leistungsfähigere Lithium-Ionen-Batterien
Ein neues Forschungsvorhaben mit dem Namen FACILE arbeitet daran, Lithium-Ionen-Batterien durch den Einsatz von siliziumbasierten Anodenmaterialien deutlich zu verbessern. Ziel ist es, die Energiespeicherkapazität im Vergleich zu heutigen Graphit-Anoden um bis zu 250 Prozent zu steigern. Das mit 1,28 Millionen Euro vom baden-württembergischen Wirtschaftsministerium geförderte Projekt vereint Partner aus Industrie und Wissenschaft.
Silizium gilt seit Langem als vielversprechende Alternative zu Graphit in Batterieanoden. Während Graphit etwa 370 Milliamperestunden pro Gramm speichert, könnte Silizium theoretisch über 4.200 Milliamperestunden aufnehmen – mehr als das Zehnfache. Bisher scheiterte der breite Einsatz jedoch an den starken Volumenänderungen während des Ladens und Entladens, die die Batterie auf Dauer beschädigen können.
FACILE ist das erste Projekt, das Silizium-Anoden auf flexiblen, elektrisch leitfähigen Vliesstoff-Substraten entwickelt. Dieser Ansatz soll die Materialausdehnung und -kontraktion abfedern und Silizium so für Hochleistungsbatterien praxistauglich machen. Zudem werden die Herstellungsprozesse optimiert, um die Technologie später in großem Maßstab produzieren zu können.
Koordiniert wird die Initiative von der centrotherm international AG; beteiligt sind außerdem Phoenix NonWoven GmbH & Co. KG, das ISC Konstanz e.V., die Universität Konstanz sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Das ZSW-Team in Ulm testet die neuen Anoden derzeit in kleinen Zellen, analysiert die Leistung und bereitet die Übertragung auf größere Batterieformate vor. Professor Markus Höhlle, Leiter des ZSW, bezeichnete das Projekt als eine „komplette Wertschöpfungskette“, die von der Materialentwicklung bis zur finalen Batteriemontage reicht.
Das auf zwei Jahre angelegte Vorhaben zielt zudem darauf ab, die Umweltbilanz der Batterieproduktion zu verbessern. Durch die höhere Energiedichte ließen sich für dieselbe Speicherkapazität weniger Rohstoffe einsetzen – das reduziert Abfall und Ressourcenverbrauch.
Bei Erfolg könnte FACILE den Weg zu leichteren, leistungsstärkeren Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge, tragbare Elektronik und Energiespeichersysteme ebnen. Die Projektergebnisse werden mit Industriepartnern geteilt, um die Markteinführung zu beschleunigen. Tests und Hochskalierungsmaßnahmen sollen in den kommenden 24 Monaten fortgesetzt werden.
