Innovation in der Akkutechnik (Metallvlies als Stromabnehmer in Elektroden)

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Kupfervlies

Als Sony 1991 ihre Camcorder erstmals mit Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet hatte, startete eine Akkutechnik bzw. -chemie am Markt, die inzwischen sämtliche anderen Akkusysteme verdrängt hat. Zahlreiche Fortschritte bei den Akkubestandteilen Elektroden, Elektrolyte, Separatoren etc. haben seitdem verschiedene Eigenschaften dieser Akkus in kleinen Schritten kontinuierlich verbessert. Die erreichbare Energiedichte ermöglichte erstmalig batterie-elektrische Antriebslösungen z.B. als Elektroauto mit praktikablen Fahrleistungen. 

Auch wenn regelmäßig von weiteren großen Sprüngen in der Energiedichte berichtet wird ("Wunderbatterie"), handelt es sich dabei meist um theoretische Annahmen oder kleine Laborzellen, deren vorhergesagte Leistungen bisher nie in großer, bezahlbarer Serie erschienen sind. Auch die immer wieder angekündigte Festkörperbatterie hat es bis heute (2024) nicht in den Markt geschafft.

Seit einigen Jahren wird auch an alternativen Formen der Stromabnehmer geforscht, welche bisher als Metallfolien einen großen Materialanteil von Akkus ausmachen. Statt einer Folie, auf die das aktive Elektrodenmaterial aufgebracht wird, sollen Gewebe- oder Vliesunterlagen als quasi-dreidimensionale Stromabnehmer wirken, in die das Aktivmaterial der Elektroden auf- bzw. eingebracht wird. Außerdem soll das Aktivmaterial trocken als Pulver mit dem Vlies verpresst werden und erspart damit den energie-intensiven und langwierigen Trocknungsprozess der bisher üblichen nassen Produktion mit einer Paste. Insgesamt können so mehrere Akkuparameter erheblich verbessert werden (Gewicht und damit Energiedichte, Lade- und Entladegeschwindigkeit, Sicherheit, einfachere Herstellung).

Beispiele: 

Besonders die letztgenannte Batene GmbH, ein Spin-off der Max-Planck-Gesellschaft, erhielt für ihr vielversprechendes Metallvlies-Projekt hohe Fördermittelsummen und hat nach meiner Einschätzung das Potential nach über 30 Jahren Lithium-Ionen-Akku-Evolution tatsächlich einen großen Entwicklungssprung zu machen. 

Metallvlies als Kollektor in Elektroden

Siehe auch: 
  • chemie.de: "Einfachere Batterieproduktion ohne giftige Lösungsmittel: Batene erhält den Max-Planck-Gründungspreis - Der Stifterverband zeichnet das Start-up für eine Technik aus, die Batterien deutlich leistungsfähiger und kostengünstiger macht"
  • battery-news.de: "Li-Ion-Zellen: Batene erhöht Energiedichte"
  • ingenieur.de: "Effizientere Batterien bald marktreif?"


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