Festkörperbatterien für Autos gehen jetzt in Produktion: 381 Wh/kg und über 1.200 km Reichweite
Festkörperbatterien für Autos werden zunehmend industriell Realität. ProLogium hat den Start der Serienproduktion seiner neuen Lithium-Keramik-Batterie der 3,5. Generation in Taiwan bekannt gegeben. Diese Entwicklung bringt eine der am meisten erwarteten Technologien für die nächste Generation von Elektroautos der kommerziellen Produktion einen Schritt näher.
Die neue Zelle erreicht laut Tests unabhängiger Organisationen eine Energiedichte von 381 Wh/kg und 903 Wh/L. Diese Werte belegen das Potenzial von Festkörperbatterien, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen, ohne die Größe und das Gewicht der Batterie proportional zu steigern.
Was ändert sich bei einer Festkörperbatterie?
Herkömmliche Batterien für Elektroautos nutzen einen flüssigen Elektrolyten, um den Ionentransport zwischen den Elektroden zu ermöglichen. Bei Festkörperbatterien wird dieser Elektrolyt durch ein festes Material ersetzt.
Die Änderung könnte eine höhere Energiedichte ermöglichen, also die Speicherung von mehr Energie bei gleichem Raum und Gewicht.
Für ein Elektroauto hat dies direkte Konsequenzen. Eine Batterie mit höherer Energiedichte könnte die Reichweite deutlich erhöhen, ohne das Fahrzeug schwerer zu machen. Die Alternative wäre, eine ähnliche Reichweite mit einer kleineren, leichteren Batterie zu erzielen.
Die Technologie verspricht auch Verbesserungen in puncto Sicherheit, allerdings müssen diese Vorteile erst unter realen Bedingungen der großtechnischen Produktion und Anwendung nachgewiesen werden.
381 Wh/kg und eine zertifizierte Batterie
Die neue ProLogium-Zelle hat eine Kapazität von 185,4 Ah. TÜV Rheinland hat die Energiedichte von 381 Wh/kg bestätigt, während UL Solutions die Batterie einem speziellen Test unterzogen hat, um ihre Klassifizierung als Festkörperbatterie zu verifizieren.
Während des Tests wurde die Zelle sechs Stunden lang bei einer Temperatur von 120 Grad unter Vakuum gehalten. Der Massenverlust betrug weniger als 0,05 % und lag damit unter dem Grenzwert von 0,5 %, der mit der verwendeten Methodik zur Bestimmung der Abwesenheit flüchtiger flüssiger Lösungsmittel festgelegt wurde.
Die Batterie nutzt die Logithium-Zellarchitektur von ProLogium, die auf einem Keramikseparator und einer abgedichteten Perimeterstruktur basiert.
Mehr als 1.200 Kilometer mit einem Mercedes EQS
Einer der Datenpunkte, der uns am besten ermöglicht, das Potenzial dieser Technologie zu verstehen, ist derjenige, der in den gemeinsam mit Mercedes-Benz durchgeführten Tests gewonnen wurde.
ProLogium und Mercedes arbeiten seit mehreren Jahren gemeinsam an der Entwicklung von Batterien der nächsten Generation und haben diese Technologie bereits in realen Fahrzeugen getestet. In einem der Tests erreichte ein mit einer ProLogium-Batterie ausgestatteter Mercedes EQS mit einer einzigen Ladung eine Reichweite von über 1.200 Kilometern.
Das bedeutet nicht, dass zukünftige Elektroautos automatisch Reichweiten von über 1.000 Kilometern erreichen werden. Das Ergebnis bezieht sich auf eine spezifische Konfiguration und bestimmte Testbedingungen. Es zeigt jedoch das Potenzial für eine höhere Energiedichte auf, wenn eine neue Batteriearchitektur mit einem dafür ausgelegten Fahrzeug kombiniert wird.
Das größte Problem bleibt die Herstellung von Millionen von Batterien.
Der Beginn der Massenproduktion ist ein wichtiger Schritt, aber Festkörperbatterien sind noch weit davon entfernt, herkömmliche Batterien in Elektroautos mit hohem Absatzvolumen zu ersetzen.
Die größte Herausforderung besteht nicht mehr allein in der Erzielung einer hohen Energiedichte. Die Hersteller müssen nachweisen, dass sie die Zellen in Serie produzieren, eine gleichbleibende Qualität gewährleisten, ihre Langlebigkeit garantieren und die Kosten auf ein wettbewerbsfähiges Niveau senken können.
Das Werk von ProLogium in Taoyuan hat anfänglich eine Kapazität von rund 0,5 GWh pro Jahr, Erweiterungspläne sind bereits vorhanden. Das Unternehmen errichtet außerdem ein neues Werk in Dünkirchen, Frankreich, das zunächst 4 GWh produzieren und später auf bis zu 44 GWh erweitert werden soll.
Der Unterschied zur heutigen Industrie ist nach wie vor enorm: Lithium-Ionen-Batterien werden seit Jahren im Maßstab von zehn oder hunderten von Gigawattstunden hergestellt.
Die Festkörperphysik verlässt allmählich das Labor.
Die wahre Bedeutung der ProLogium-Ankündigung liegt daher jenseits von 381 Wh/kg.
Die Technologie vollzieht nun den Übergang vom Prototyp zur industriellen Anwendung. ProLogium gibt an, dass seine Lithium-Keramik-Batterieplattform bereits über ein Jahrzehnt entwickelt wurde und mehr als 2,4 Millionen Zellen in verschiedenen Anwendungen geliefert wurden.
Im nächsten Schritt wird geprüft werden, ob Festkörperbatterien ihre Vorteile auch bei der Massenproduktion und dem Einbau in Elektroautos für den Massenmarkt beibehalten können.
Wenn ihnen das gelingt, könnte die nächste Generation von Elektrofahrzeugen etwas bieten, das auch heute noch eine ihrer größten Herausforderungen darstellt: eine deutlich größere Reichweite ohne immer größere und schwerere Batterien mitführen zu müssen.
