Batterie der Zukunft: 30% mehr Energiedichte – Allianz zwischen SCHLENK, GDI und AGC
14.10.2022
SCHLENK, GDI und AGC bilden ab sofort ein Konsortium zur Herstellung von 100 MWh Anodenkapazität in 2024. SCHLENK entwickelt und fertigt dabei die Anodenfolie aus Kupfer. GDI, ein amerikanisches Batterieforschungsunternehmen, bringt die Siliziumanoden-Technologie und AGC, Weltmarktführer in der Produktion von Flachgläsern für Bau- und Automobilindustrie, die Siliziumbeschichtung.
Die Elektrifizierung in zahlreichen Sektoren führt weltweit zu einer steigenden Nachfrage nach einer neuen Generation von Lithium-Ionen-Batterien, die eine höhere Energiedichte aufweisen, schneller geladen werden können und vor allem sicher sind. Das Wachstumspotential hinsichtlich der Energiedichte bei konventionellen Batteriezellen ist begrenzt, während bei neuartigen Technologien entweder noch technische Schwierigkeiten zu lösen sind oder diese nur schwer in die Serienfertigung überführt werden können.
Der Schlüssel zur Steigerung der Energiedichte liegt in der Anode – genauer, in dem Austausch von Graphit durch reines Silizium, welches auf dieselbe Masse um ein Vielfaches mehr Energie speichern kann. Doch die vergleichsweise hohe Ausdehnung beim Beladen von Silizium erfordert Anodenfolien, die deutlich stärker sind als herkömmliche Substrate. Anderenfalls ist die Zyklenfestigkeit gering, da die Kupferfolie schnell die Form ändert oder sogar reißt. Unsere hochfesten gewalzten Kupferfolien ("High Tensile Alloy (HTA) copper foils") mit einer bis zu 100% höheren mechanischen Festigkeit im Vergleich zu galvanisch abgeschiedenen Kupferfolien (ED-Cu) lösen dieses Problem. Gemeinsam mit GDI arbeiten wir an einer weiteren Optimierung unserer HTA copper foils für 100% beschichtete Siliziumanoden.
Damit können in der Zukunft sehr hohe Energiedichten und Lebensdauern von siliziumhaltigen Li-Ionen-Batterien erreicht werden – wodurch die Energiedichte herkömmlicher Zellen um mehr als 30% gesteigert wird und dabei weit über 500 Ladevorgänge möglich sind: Das bedeutet mehr Energie bei gleichbleibendem Gewicht oder Einsparungen beim Gewicht und Volumen der Batteriezelle. Zudem wird bislang benötigtes Graphit durch Silizium ersetzt und die Abhängigkeit von kritischen Zulieferern damit abgeschafft: Die komplette Lieferkette wird dabei von Rohstoffen und Technologiepartnern aus der EU und Nordamerika abgedeckt. Der Verzicht auf Graphit hat gleichzeitig noch den Vorteil, dass Recyclingprobleme reduziert werden, da Graphit die Batterie verschmutzt, Silizium dagegen sauber abgeschieden werden kann.
In den nächsten Jahren werden AGC und SCHLENK eng mit GDI zusammenarbeiten und Technologien, Rohstoffe, Know-how und Dienstleistungen bereitstellen, die für die Allianz erforderlich sind, um die Produktion von GDIs 100-prozentiger Siliziumanode in industriellem Maßstab zu steigern. Das Ziel ist, im Jahr 2024 eine Anodenproduktionskapazität von 100 MWh, im Jahr 2026 von 1 GWh und im Jahr 2028 von 10 GWh zu erreichen.
