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Neues Produktionsverfahren soll Produktionskosten für Lithium-Ionen-Zellen senken

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) orientiert sich bei der Entwicklung eines neuen Kathodenmaterials für Lithium-Ionen-Batterien an einem Effekt, der auch den Wassertransport in Bäumen möglich macht. Das neue Verfahren erlaubt es, dass Batteriezellen das Elektrolyt quasi eigenständig aufsaugen.

Bei heutigen Hochenergiebatterien hat die Elektrode eine poröse Struktur im Mikrometerbereich, um eine möglichst große Oberfläche bereitzustellen. Die derzeitigen Materialien sind aber laut KIT so beschaffen, dass die Elektrodenoberfläche nur schlecht benetzt wird. So seien zum Beispiel aufwendige Vakuumverfahren und in jedem Fall teure Produktionsmittel erforderlich, um das Elektrolyt in die Batteriezellen zu bekommen. "Doch die Poren müssen auch vollständig mit Elektrolyten gefüllt sein, um optimal zu funktionieren" sagt Dr. Wilhelm Pfleging vom KIT. Wie unsere Nachfrage ergab, ist dies bei herkömmlichen Verfahren nicht ohne Weiteres gewährleistet, sodass Batterien unvollständig befüllt sein können.

Wie das zum Patent angemeldete Verfahren genau funktioniert, will das KIT derzeit noch nicht offenlegen, zumal es sich noch in der Lizensierung befindet. Nur so viel: Mit einer mechanisch-chemischen Technologie würden die Elektroden aus Nickel-Mangan-Kobaltoxid so verändert, dass das Elektrolyt so zuverlässig in die Batterie gesogen würde wie Wasser in hohe Bäume. Die Vorteile in der Produktion sind offenkundig: So werden die teuren technischen Einrichtungen unnötig, die das Elektrolyt in die Batterien zwingen. "Mit der neuartigen Elektrodenmodifikation gelingt es, den mechanischen Aufwand und die Produktionszeiten für die Befüllung von Lithium-Ionen-Zellen mit Elektrolyt drastisch zu reduzieren", sagt Andreas Gutsch, der die Arbeit von 250 Wissenschaftlern im KIT koordiniert. Das Team sei bestrebt, das neue Verfahren möglichst schnell in die Produktionslinien der Hersteller zu integrieren. "Wie forcieren die Lizensierung, um die Innovationslücke zwischen Entwicklung und Industrie möglichst rasch zu schließen".

Die Kostenvorteile will das KIT derzeit noch nicht beziffern. Außer der offenbar erheblich günstigeren Batteriefertigung dürfte sich die höhere Batteriekapazität in kleinerem Maße auch in der Anwendung günstig auswirken. Es ist ein offen kommuniziertes Ziel des KIT, den Einkaufspreis von Li-Ion-Batteriesystemen bis 2018 auf etwa 250 Euro zu drücken, wozu das neue Verfahren einen Beitrag leisten soll. Eine Batterie mit 15 kWh Energieinhalt würde den Automobilhersteller demnach beispielsweise 3750 Euro kosten, derzeit sind es noch über 10.000 Euro, wie man von Fachleuten in der Regel hört. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte