Fraunhofer-Institut ISC forscht an Lithium-Festkörperbatterien auf Sol-Gel-Basis

Leistungsfähige Batterien sind der Schlüssel für den Durchbruch von Elektroautos in den Massenmarkt. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC in Würzburg arbeiten im Rahmen des neuen Verbundprojekts SOLID an Lithium-Festkörperbatterien auf Sol-Gel-Basis. Mit den gewonnenen Erkenntnissen sollen Industrieunternehmen in großen Mengen sichere, leistungsfähige und kostengünstige Festkörperbatterien mit hoher Lebensdauer und Ladegeschwindigkeit herstellen können.

Bei Elektroautos und E-Fahrrädern werden derzeit überwiegend konventionelle Lithium-Ionen-Batterien mit flüssiger Masse eingesetzt. Die Energie- und Leistungsdichte der Akkus hat sich zwar deutlich verbessert, die Spannungsgrenzen sind mittlerweile aber weitestgehend ausgereizt. Zudem muss die Ladegeschwindigkeit durch die Steuerelektronik eingeschränkt werden. Festkörperzellen bieten laut den Forschern des Fraunhofer-Instituts „die entscheidenden Vorteile erweiterter Spannungsfenster“. Hinzu komme, dass sie wegen ihres rein keramischen Aufbaus nicht brennbar seien.

Das SOLID-Konsortium will Batteriezellen aus Sol-Gel-Schichten aufbauen und so neue kostengünstige Konzepte für Lithium-basierte Festkörperbatterien entwickeln, die eine höhere Energiedichte bei gleichzeitig höheren Spannungen erlauben. Diese sollen bei gleichem Gewicht und Volumen deutlich mehr Energie als konventionelle Batterie speichern können. „Bislang vorhandene Produktionsverfahren für Lithium-basierte Festkörperbatterien sind kostspielig und nicht massentauglich oder aber noch nicht stabil genug für hohe Energiedichten. Das soll sich bald ändern“, teilte das Fraunhofer-Institut ISC mit.

Das Verbundprojekt SOLID wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert, insgesamt stehen 3,2 Millionen Euro für die dreijährige Laufzeit bis September 2020 zur Verfügung. Innerhalb eines Jahres soll eine erste funktionsfähige Einfach-Zelle mit dem neuen Festkörperbatteriekonzept zur Verfügung stehen. Eines der Teilziele ist es, durch eine neue Beschichtungsmethode hohe Dicken bei gleichzeitig hoher Leistungsfähigkeit zu demonstrieren.