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Quecksilber, Cadmium und Blei: Eigentlich in modernen Batterien stark limitiert, doch immer wieder tauchen diese Schwermetalle in zu hohen Dosen in den praktischen Energiespendern auf. Offizielle Stellen sehen sich deshalb zu vermehrten Kontrollen genötigt. Grundlage dafür schafft die schweizerische Empa, die eine spezielle Kontrollmethode entwickelt.

Onkel Sam

Wie sehen wir, hier in Europa, die USA ? Als Freund? Als Verbündeten ? Oder als Konkurrenten? Das BNP der EU betrug im Jahr 2022 ca. 16,6 Billionen US-Dollar. Das der USA (im Jahr 2021) betrug 23 Billionen US-Dollar, so dass wir sagen können, dass die beiden wirtschaftlich gesehen in der gleichen Liga spielen. In militärischer Hinsicht ist die EU im Vergleich zu den USA jedoch ein Pygmäe. Vor 10 Jahren wurde die militärische Schwäche Europas vielleicht noch nicht als wichtig erachtet. Heute, wo China und Russland einander ihre „lebenslange Freundschaft“ versichern, sollten wir darüber nachdenken. Heute herrscht Krieg in der Ukraine, und niemand weiß, wie er ausgehen wird. Wahrscheinlich ist aber, dass die Russen das Land bereits erobert hätten, wenn die Ukraine nicht militärisch unterstützt worden wäre. „Uncle Sam“ ist ein Freund und Verbündeter in der Ukraine, doch die USA sind auch ein Konkurrent. Letztes Jahr hat Präsident Biden den sogenannten Inflation Reduction Act (IRA) auf den Weg gebracht. Das ist ein falscher Name.

Beim 28. Neue Dresdner Vakuumtechnische Kolloquium (NDVaK) am 5. und 6. Oktober 2022 in Dresden ging es um „Beschichtung, Modifizierung und Charakterisierung von Polymeroberflächen“ mit dem Schwerpunkt „Oberflächentechnologien für die Energiewende“. Von 20 Vorträgen fielen vier krankheitsbedingt aus. Die Zeit wurde von den rund 40 Teilnehmern für ausführliche Diskussionen genutzt.

Die Batterie als Kernkomponente eines jeden Elektroantriebs stellt Hersteller vor eine Reihe von spezifischen Herausforderungen. SurTec präsentiert erstmals gemeinsam mit seinen Schwesterunternehmen Freudenberg Performance Materials (FPM) und Freudenberg Sealing Technologies (FST) auf der Battery Show Europe vom 23. bis 25. Mai 2023in Stuttgart neue Entwicklungen, um Batterien für Elektroantriebe sicherer, haltbarer und effizienter zu machen. Während bei SurTec der Korrosionsschutz von Batteriegehäusen im Mittelpunkt steht, präsentiert die FPM ihre neuen Battery Pack Liquid Absorber.

Politische Wünsche und Träumereien gibt es viele, aber die Realität ist oft ernüchternd, weil mangels Sachverstand, Ideologie oder Ignoranz bei der Umsetzung häufig mehr zerstört als gerettet wird. Nachdem wir bereits ausführlich die Batterietechnologie für E-Autos behandelt haben (PLUS 9/22), wenden wir uns dem Thema Batterie-Rohstoffe zu. Das wichtigste Kathodenmaterial neben Nickel und Mangan heißt Cobalt.

Wasser energiearm kochen

Forscher am MIT in den USA sagen, dass sie eine energiesparendere Methode zum Erhitzen von Wasser im Labormaßstab entdeckt haben. Sie schufen drei verschiedene Oberflächenveränderungen, alle in unterschiedlichen Größenordnungen, um das zu erzielen. Diese Modifikationen ermöglichen eine effizientere Methode zum Kochen von Wasser.

Die Abkürzung für die Oberflächentechnologie Spatial Atomic Layer Deposition hat das niederländische Unternehmen SALD BV gleich auch als seinen Namen gewählt. Das Unternehmen aus Eindhoven hat ein mehrfach patentiertes Verfahren entwickelt, um Beschichtungen, die so dünn sind wie ein einziges Atom, im industriellen Maßstab aufzutragen und hat damit bereits von 2020 auf 2021 eine Umatzverdoppelung erreicht.

CEO Frank Verhage rechnet auch für 2022 mit einer erneuten Umsatzverdoppelung: "Die Technologie hat das Potenzial, ganze Branchen zu revolutionieren."

Wie Verhage ausführt, sind inzwischen vier SALD-Maschinen weltweit im Einsatz, drei weitere sollen bis Jahresmitte ausgeliefert werden. Mehr als 45 Industrieunternehmen rund um den Globus seien dem CEO zufolge damit beschäftigt, die SALD-Technologie in ihre Fertigungsprozesse zu integrieren.

Dieser Prozess wird auch durch drei EU-Projekte unterstützt, in denen SALD eingebunden ist; die Aufnahme in zwei weitere EU-Projekte wird noch vor Jahresende erwartet. Zudem ist SALD in Entwicklungsprojekte des staatlichen niederländischen Technologiefonds ‘NXTGEN Groeifonds' involviert, die 2023 an den Start gehen sollen. „Der Sprung aus dem Labor in die Massenfertigung findet in vielfältiger Weise statt“, sagt Verhage. Dabei hat die SALD BV vor allem drei Märkte im Visier: effiziente Solarzellen, ausdauernde Batterien und umweltfreundliche Verpackungen.

In der Solarwirtschaft lassen sich mit SALD-Beschichtungen für die neue Generation der Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen Wirkungsgrade bei der Leistungsumwandlung erreichen, die weit über der theoretischen Grenze von reinem Silizium liegen. Bei Lithium-Ionen-Batterien erhöht eine SALD-Schicht, welche die Elektroden vor dem Elektrolyten schützt, die Stabilität und verhindert die Bildung von schädlichen Dendriten.

Für die Herstellung von schnellladenden Hochleistungs-Festkörperbatterien der nächsten Generation bietet sich die Beschichtung mit SALD geradezu an. In der Verpackungsindustrie lassen sich dank SALD luftdichte Barriereschichten erzeugen, die die Haltbarkeit von Packgütern erhöhen und den Einsatz von
Kunststoffen oder anderen Verpackungsmaterialien reduzieren.

Über diese drei Anwendungsgebiete hinaus findet die SALD-Technologie Einsatzmöglichkeiten auf zahlreichen weiteren Gebieten, betont das Unternehmen. Als Beispiele werden die Elektrolyse, Brennstoffzellen und optische Geräte genannt.

Professor Andreas Bund, Lehrstuhlinhaber Elektrochemie und Galvanotechnik an der TU Ilmenau, zur Kooperation koreanischer und deutscher Galvanowissenschaftler, Interview: Robert Piterek

Anfang dieses Jahres sind zwei aNIR-Trocknungs- und thermische Prozesssysteme für die blattbasierte Produktion von Batterien (Elektroden) mit einer Produktivität von bis zu 500 Komponenten pro Stunde erfolgreich in Betrieb genommen.

Das niederländische Unternehmen Sald BV (Eindhoven) will sich mit der Technologie der „Spatial Atomic Layer Deposition“ (SALD) auf drei Märkte fokussieren: effiziente Solarzellen, ausdauernde Batterien und umweltfreundliche Verpackungen. Das Unternehmen hat mit SALD ein patentiertes Verfahren entwickelt, im industriellen Maßstab Beschichtungen aufzutragen, die so dünn sind wie ein einziges Atom.