Wer kennt das leidige Thema nicht: Der Smartphone-Akku ist immer dann leer, wenn man dringend telefonieren müsste. Obwohl man ihn doch jeden Tag lädt. Oder der Akku des E-Autos hält gerade mal halb so lange durch wie eine Tankfüllung eines Autos mit Verbrennungsmotor. Batterien mit einer höheren Energiedichte könnten aber auf vielen Gebieten Innovationen weiter vorantreiben. Neben E-Mobilität auf der Straße zum Beispiel auch elektrisches Fliegen, die Speicherung erneuerbarer Energien oder die Unterhaltungselektronik.
LeydenJar Technologies, eine niederländische Ausgründung des Instituts für angewandte Forschung TNO, hat nun eine neue Anode entwickelt, die die Batterieindustrie nach eigenen Angaben „drastisch verändern wird“.
Reines Silizium anstatt Kohlenstoff
Reines Silizium wird aus Siliziumdioxid (SiO2), einer der häufigsten Verbindungen auf der Erde, gewonnen. Es kommt gewöhnlich als Sand vor.
Bisher konnten Anoden nur mit einer geringen Menge Silizium hergestellt werden, da sie hauptsächlich auf Kohlenstoff basierten. Silizium hat als Anodenmaterial jedoch die zehnfache Kapazität von Kohlenstoff. Mit Hilfe einer Technologie, die sich von der zur Herstellung von Solarzellen ableitet (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung oder PECVD), hat LeydenJar es geschafft, dass Anoden in Lithium-Ionen-Batterien zum ersten Mal zu 100% aus Silizium hergestellt werden können.
Dieser Durchbruch biete zwei entscheidende Vorteile, betonen die Niederländer: Batterien mit einer 70% höheren Energiedichte (1350 Wh/L) und 62% weniger CO2-Emissionen. Ein weiteres wichtige Detail sei, dass die neue Technologie die Produktionskosten nicht in die Höhe treibe und eine „Plug-in”-Lösung für bestehende Batteriegigafabriken darstelle. Diese Anoden aus reinem Silizium werden in einem einzigen Prozessschritt auf einer Rolle-zu-Rolle-PECVD-Maschine auf dem High Tech Campus in Eindhoven hergestellt.
70% mehr Energie: 1350 Wh/L für mehr als 100 Ladezyklen
Die getesteten Beutelzellen bestehen aus kommerziell erhältlichen Batteriematerialien wie NMC 622-Kathoden und Siliziumanoden. Zu Beginn der Lebensdauer der Batterien betrug die Energiedichte 1350 Wh/L, „wobei diese Zellen eine Zykluslebensdauer von mehr als 100 Zyklen bei einer C/2-Rate aufweisen“, betonen die Erfinder. DNV GL habe diese Ergebnisse bestätigt. Mit Blick auf die Zukunft erwartet LeydenJars CTO, Yiseop Ahn, die Leistung der Zykluslebensdauer deutlich verbessern zu können.
„Die Bedeutung der Batteriekapazität ist enorm. Elektrisches Fahren, intelligentere Smartphones, elektrisches Fliegen… alles und jeder wartet auf bessere Batterien“, sagt Gründer und Geschäftsführer Christian Rood. „Unsere Lösung ist intelligent und leicht zu integrieren. Und es gibt keine zusätzlichen Kosten. Wir laden alle herzlich ein, die Vorteile der Siliziumanoden von LeydenJar zu nutzen und zu erleben.“
Die revolutionäre Anode ist bereits produktionsreif und LeydenJar bereitet sich schon jetzt darauf vor, seine Produktionskapazität in den kommenden Jahren massiv zu erhöhen.
