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Fraunhofer forscht an Atom-dünnen Beschichtungen für Batterien: Weit über 1.000 km Reichweite für E-Autos mit Sald-Akkus

Forschungsinstitute Fraunhofer und TNO entwickeln Atombeschichtungen für Batterien - Bildnachweis: Fraunhofer / Spatialald.com

   

 

Industrielle Vermarktung über das neue Startup SALD B.V. in Eindhoven/Niederlande

 

Eine neuartige Akkutechnologie mit der Bezeichnung „Spatial Atom Layer Deposition“ (SALD) soll E-Autos künftig weit über 1.000 km und möglicherweise sogar über 2.000 km Reichweite ermöglichen. Das Verfahren ist von den deutschen Fraunhofer-Instituten, der größten Organisation für angewandte Forschung in Europa, und der staatlichen niederländischen Forschungs­einrichtung The Netherlands Organisation (TNO) gemeinsam entwickelt worden. Die Vermarktung zur industriellen Massenfertigung obliegt der eigens dazu gegründeten Firma SALD BV (Eindhoven). 
 

Spatial ALD

  
SALD (www.spatialald.com) hat mit „Spatial Atom Layer Deposition“ ein weltweit einzigartiges, patentiertes Verfahren entwickelt, im industriellen Maßstab Beschichtungen aufzutragen, die so dünn sind wie ein einziges Atom. Diese Atombeschichtungen werden ganze Industrien revolutionieren, darunter die Herstellung von Batteriezellen für Autos und Smartphones, die Textilwirtschaft, die Polymerelektronik (organische Computer­chips), die Solarenergiebranche und die Verpackungsindustrie für Consumer Goods und Convenience Food.

 

Atom-dünne Beschichtungen dank „Spatial Atom Layer Deposition“

 

„Spatial Atom Layer Deposition“ bezeichnet ein patentiertes Verfahren, im industriellen Maßstab Beschichtungen aufzutragen, die so dünn sind wie ein einziges Atom. SALD-Akkus ermöglichen nicht nur dreimal mehr Reichweite für E-Autos als heutige Batteriezellen, sondern können auch fünfmal schneller geladen werden, teilt die SALD BV mit. Damit könnte ein E-Auto binnen zehn Minuten zu etwa 80 Prozent und in 20 Minuten vollständig geladen werden. Gespräche mit Automobilherstellern will das Unternehmen eigenen Angaben zufolge bereits führen, Namen werden allerdings nicht genannt. Die neue Akkugeneration wird frühestens 2022/23 in E-Autos eingebaut werden können, erklärt CEO Frank Verhage.

 

Leichtere, sicherere und leistungsstärkere Batterien

 

SALD-Akkus stellen eine Weiterentwicklung der heutigen Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ion) dar. Durch die Nanobeschichtung entsteht eine so genannte „Artificial Solid-Elektrolyte Interphase“ (A-SEI), die gegenüber bisherigen SEI über eine deutlich bessere Leistungsfähigkeit verfügt. In Folge dessen werden die Langlebigkeit, die Sicherheit und die Kapazität deutlich gesteigert. „Dadurch kann ein E-Auto entweder mit kleineren Batterien weit über 1.000 Kilometer oder mit größeren Akkupacks in Zukunft sogar über 2.000 Kilometer ohne Nachladen fahren“, sagt SALD-CEO Frank Verhage. Er stellt klar: „Es geht nicht darum, einen theoretischen Reichweitenrekord aufzustellen. Sondern wir reden selbst im ungünstigsten Fall davon, dass der Akku in einem E-Auto bei sportlich-dynamischer Fahrweise und Klimaanlage oder Heizung nach 1.000 Kilometern noch mindestens 20 bis 30 Prozent Restladung besitzt.“ 

Die SALD-Technologie funktioniert den Angaben zufolge sowohl mit den heute noch üblichen Flüssigelektrolyten als auch mit künftigen Feststoffbatterien („Solid State“), die sich derzeit in der Entwicklung befinden. Als ultimatives Ziel nennt der SALD-Chef „3D Solid State SALD Batteries“, die „deutlich leichter, sicherer und leistungsstärker“ sein sollen. Die SALD-Technologie steht nach seinen Ausführungen im Einklang mit der von Tesla-Chef Elon Musk auf der „Batterie Day“ im September 2020 vorgestellten Batterie-Entwicklungsrichtung. „Es ist dieselbe Erkenntnis, dass die Batteriezellen grundlegend weiterentwickelt werden müssen, indem der Ionenfluss zwischen Kathode und Anode deutlich verbessert wird, um bahnbrechende Fortschritte zu erzielen“, erklärt Frank Verhage. So arbeite die SALD-Technologie beispielsweise mit den neuen Lithium-Eisenphosphat-Batterien zusammen, die Tesla für sein jüngstes günstiges Model 3 in China angekündigt hat. Den Angaben zufolge soll die atomdünne dreidimensionale Oberflächenbeschichtung mit allen Kathoden­materialien funktionieren, die sich derzeit bei Batterieherstellern in der Überlegungs-, Erprobungs-oder Produktionsphase befinden, darunter Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide LiNiCoMnO2 (NCM), LiCoO2 (LCO), LiMnNiO2 (LMNO) und LiMn2O4 (LMO).

 

Kleinserienfertigung bereits in Betrieb

 

„Wir sind im engen Austausch mit beinahe allen namhaften Batterieherstellern, um das industrielle Potenzial unserer Technologie zur Anwendung zu bringen“, versichert Frank Verhage. SALD verfügt nach seiner Darstellung über alle notwendigen Patente und hat bereits Fertigungsmaschinen für Kleinserien in Betrieb. Der großindustrielle Einsatz stünde allerdings erst noch bevor.

Smartphones könnten eine Woche lang halten

SALD-Batterien könnten nicht nur in Automobilen, sondern beispielsweise auch in Smartphones und Smartwatches zum Einsatz kommen. „Stellen Sie sich ein Smartphone vor, das eine Woche lang hält, und eine Smartwatch, die nur einmal im Monat geladen werden muss“, gibt er einen Einblick in die Zukunft.

 

 

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