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SOLIDBAT

Wettbewerbsfähige und nachhaltige Lithium-Festkörperbatterie-Technologie für die Großserienproduktion im Automobilbereich

Über das Projekt

SOLIDBAT CONTEXT

Der Batteriemarkt wird derzeit von wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterien (LIBs) beherrscht. Ihre Energiedichte liegt jedoch weit unter den Anforderungen des Elektrofahrzeugsektors, und die Verwendung von entflammbaren organischen Flüssigelektrolyten stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Lithiummetall (LiM) als Anode hat sich aufgrund seiner zehnmal höheren theoretischen Kapazität als die vielversprechendste Alternative zu Graphitanoden in aktuellen LIBs erwiesen. Allerdings birgt die hohe Reaktivität von LiM in Verbindung mit einem leicht entflammbaren flüssigen Elektrolyten ernsthafte Sicherheitsrisiken. Aus diesem Grund erfordert der Einsatz von LiM-Anoden eine Umstellung auf sicherere Elektrolyte, wie z. B. Festkörperelektrolyte (SSE). LiM-Polymerbatterien wurden von Blue Solutions erfolgreich in Elektrofahrzeugen eingesetzt, was das Anwendungspotenzial dieser Technologie belegt. Dennoch ist die Leistung dieser Batterien noch weit davon entfernt, die angestrebte Energiedichte und Zyklierbarkeit zu erreichen.

Das Haupthindernis für die Einführung von SSB auf industrieller Ebene sind die Herstellbarkeit der LiM-Anode, der Mangel an selbständigen SSE, die eine ausreichende ionische Leitfähigkeit und elektrochemische Stabilität bieten, sowie die Endkosten der Batterie. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse und Einschränkungen wird SOLIDBAT eine fortschrittliche Lösung für SSB-Materialien und Prototypen entwickeln, die eine skalierbare Technologie mit Leistungen und Kosten ermöglichen, die mit den Verkehrsmärkten kompatibel sind.

PROJEKT

SOLIDBAT zielt auf eine neue SSB-Technologie ab, die eine hohe Energiedichte (>400 Wh/kg, 1000 Wh/L), eine hohe Ratenkapazität und eine lange Zyklenfähigkeit bietet und gleichzeitig die Sicherheit, die Kosten und die Recyclingfähigkeit verbessert, um die Umwelt- und Klimaauswirkungen zu optimieren. Die SOLIDBAT-Zelle besteht aus einem hochkapazitiven, Ni-reichen (Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2, NMC811) beschichteten aktiven Kathodenmaterial (CAM), einer hochenergetischen, 3D-strukturierten LiM-Anode und einem hochleistungsfähigen, leitfähigen Li-Ionen-Hybrid-Gel-Polymerelektrolyten (HGPE). Darüber hinaus wird bei SOLIDBAT bereits in der Entwicklungsphase ein starkes Bewusstsein für Nachhaltigkeit, Recycling und Umweltverträglichkeit entwickelt. Der Einsatz kritischer Rohstoffe wird reduziert und ein umweltfreundlicherer Herstellungsprozess entwickelt, bei dem die Verwendung organischer Lösungsmittel (wie reizendes und reproduktionstoxisches N-Methyl-2-Pyrrolidon, NMP) vermieden wird. Das Recycling der einzelnen Komponenten wird bei allen Schritten berücksichtigt, angefangen bei der Auswahl der Materialien bis hin zum endgültigen Zellendesign. Dank dieser innovativen Querschnittslösungen in Verbindung mit einem automatisierten und skalierbaren Fertigungskonzept wird SOLIDBAT einen Beitrag zur Energiewende und zur Klimaneutralität im Verkehr leisten.

 

ZIELE

SOLIDBAT zielt darauf ab, eine reproduzierbare (TRL6) Festkörperbatterietechnologie zu demonstrieren, die die Leistungs- und Kostenanforderungen für Elektrofahrzeuge sicher und nachhaltig erfüllt und die Akzeptanz fördert. Ein kompetentes Konsortium, das die gesamte Batterie-Wertschöpfungskette abdeckt, unterstützt dieses Vorhaben. Bis 2030 wird SOLIDBAT 1000 Zyklen bei 80% DoD, >450 Wh/kg Energiedichte, 1200 Wh/L und Kosten von 75 €/kWh auf Packungsebene erreichen. Die Zellkomponenten und der Herstellungsprozess werden mit den EU-Normen für Nachhaltigkeit, Sicherheit und Recycling in Einklang stehen.

Dies sind die Hauptziele:

  • Definition von Festkörperbatteriezellen und Tests gemäß den Anforderungen der Endnutzer
  • Entwicklung von Modellen und digitalen Werkzeugen für das Material- und Zelldesign
  • Entwicklung eines industriekompatiblen und leistungsstarken Hybrid-Gel-Polymerelektrolyten
  • Entwicklung einer strukturierten dünnen Lithium-Metall-Anode
  • Entwurf einer wasserbasierten, hochbelastbaren NMC-Kathode
  • Verständnis der Wechselwirkungen an den Grenzflächen in SSBs, um stabile Grenzflächen maßgeschneidert zu gestalten
  • Scale-up aller SSB-Komponenten bis zu TRL6
  • Demonstration der Verarbeitbarkeit von SSBs bis TRL6 mit 5-Ah-Zellen
  • Entwicklung von Modellen zur Vorhersage der elektrochemischen Leistung und Alterung
  • Validierung von Sicherheit, Leistung und Wiederholbarkeit der SOLIDBAT-Technologie
  • Entwurf einer nachhaltigen industriellen Verarbeitungsmethode
  • Demonstration der industriellen, wirtschaftlichen und geschäftlichen Machbarkeit
SOLIDBAT Logo

Projektinformationen

  • Website des SOLIDBAT Projektes
  • LinkedIn SOLIDBAT
  • Projektlaufzeit: 12/2024 - 11/2028
  • Gefördert durch die Europäische Union (No. 101147533)
  • Funded by the European Union. Views and opinions expressed are however those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or the European Education and Culture Executive Agency (EACEA). Neither the European Union nor EACEA can be held responsible for them. No. 101147533

Partner

  • CIC energiGUNE  (Spanien) (Leitung)
  • InoBat (Slowakei),
  • SCHOTT AG (Deutschland),
  • Hydro-Quebec (Kanada),
  • Specific Polymers SAS (Frankreich),
  • Ampere SAS (Frankreich),
  • Toyota Motor Europe (Belgien),
  • Life Cycle Engineering SpA (Italien),
  • Eurida (Österreich),
  • Commissariat a L'Energie Atomique et Aux Energies (Frankreich),
  • Fundación CIDETEC (Spanien),
  • RWTH Aachen Universität (Deutschland),
  • Fraunhofer Institut für Silikatforschung ISC (Deutschland)
  • Technische Universität Braunschweig – Battery LabFactory Braunschweig (BLB) – Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) (Deutschland)

Projektbearbeitende

Edith Uhlig
edith.uhlig(at)tu-braunschweig.de
Bildnachweise dieser Seite

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