Glatt Pulversynthese im Verbund-Projekt „EMBATT2.0“

Material- und Prozessentwicklung für die effiziente Fertigung der großformatigen Bipolarbatterie EMBATT

Für eine breite Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen ist es nötig, die Produktkosten von Batteriesystemen auf weniger als 200 Euro/kWh zu verringern. Durch Energiedichten von mehr als 450 Wh/l sollen alltagstaugliche Reichweiten sowie eine hohe Sicherheit gewährleistet werden.

Das „EMBATT2.0“-Konsortium setzt auf einen Ansatz, der im Gegensatz zu etablierten Lithium-Ionen-Batteriesystemen großflächige Bipolarbatteriestapel als zentrales Speicherelement nutzt. Bipolare Elektrodenaufbauten, wie etwa in der Brennstoffzellentechnik bereits bekannt, stapeln Einzelzellen als Stack und schalten diese in Reihe. Ein solcher Aufbau umgeht aufwändiges Zellpackaging und liefert Stackspannungen, die sich über die Anzahl der gestapelten Einzelzellen ergeben. Dadurch wird die Verbindungstechnik stark vereinfacht, da die Elektrodenträgerfolien selbst als großflächige Zellverbinder fungieren und der geringe Innenwiderstand die Möglichkeit gibt, sehr große Elektrodenflächen zu realisieren. Das EMBATT-Konzept überführt damit die hohe Energiedichte auf Zellebene direkt ins Batteriesystem und eliminiert den Modulaufbau als Zwischenebene.

Arbeitsschwerpunkte waren die Entwicklung von kostengünstig herstellbarem Kathodenmaterial LiNi_0,5Mn_1,5O₄ (LNMO) mit einer definierten Primärpartikelgröße und ausgebildeten Kristalloberflächen. Des Weiteren wurden im Rahmen des Projektes eine anisotrop elektrisch leitfähige Polymerfolie als Ableiter mit elektrischer Leitfähigkeit in Richtung der Flächennormalen entwickelt sowie ein polymerer Elektrolyt auf Basis von polymeren ionischen Flüssigkeiten, welcher eine definierte ionische Leitfähigkeit aufweist.