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Die Nachfrage nach Energiespeichern wächst weltweit. Lithium-Ionen-Batterien werden sie aufgrund des Einsatzes kritischer Rohstoffe nur bedingt decken. Die Suche nach alternativen Batterietechnologien läuft daher auf Hochtouren: Ein vielversprechendes Projekt mit dem Namen „Vier-Volt-Natrium-Ionen-Batterie“ (4NiB) soll hier Fortschritte erzielen.
Vulcan hat Ende 2023 die Lithiumextraktionsoptimierungsanlage (LEOP) im rheinland-pfälzischen Landau eröffnet. Die Lithiumextraktionsoptimierungsanlage ist die erste Anlage Europas zur Herstellung von vollständig in Europa produziertem Lithium. Im Rahmen des Zero Carbon Lithium-Projekts wird Vulcan neben Lithium auch Erneuerbare Wärme aus der lithiumhaltigen Sole des Oberrheingrabens gewinnen. Die Lithiumgewinnung erfolgt somit klimaneutral.
Ein vielversprechender Kandidat für zukünftige Energiespeicher ist die Lithium-Metall-Batterie. Im Vergleich zur herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie hat sie eine mehrfach höhere Energiedichte und eine höhere spezifische Kapazität. Eine Einschränkung in der Anwendung war bislang die Reaktionsfreudigkeit der Lithium-Metall-Elektrode mit dem flüssigen Elektrolyten. Dabei bildet sich an der Grenzfläche von Elektrode und Elektrolyt eine feste Passivierungsschicht, die bislang schwer zu kontrollieren und zu stabilisieren war.
Die fortschreitende Entwicklung auf dem Gebiet der Feststoffbatterien steht vor der Herausforderung, hochenergetische Lithium-Metall-Anoden erfolgreich in die industrielle Anwendung zu transferieren. Das vom BMBF geförderte Projekt „FB2-SiSuFest“ untersucht Anodenmaterialien auf Basis von Siliciumnitrid (SiNx) als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Lösungen. Dieses Material könnte einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung leistungsstarker, sicherer und stabiler Batteriezellen leisten. Die Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf die Herstellung und Evaluierung von siliziumnitridbasierten Partikeln als Anodenmaterial in sulfidischen Festkörperbatterien.
Salzschmelze-Galvanik
Die in Kettering, Ohio, USA basierte Firma Xerion Advanced Battery Corporation hat ein neues Verfahren, basierend auf einer Salzschmelze-Galvanisierung, entwickelt, um Lithium-Ionen-Batterien billiger herzustellen. Die extrem hohe Materialreinheit, die für die herkömmliche Herstellung von Li-Ionen-Batterien erforderlich ist, verursacht erhebliche Kosten für den Transport und die Aufbereitung von Lithium und anderen Rohstoffen. Bei dem neuen, einstufigen Galvanisierungsprozess werden weniger reine Rohstoffe sowie eine nanostrukturierte Schaumelektrodenarchitektur verwendet. Hierbei werden Kosten, Energieaufwand und Kohlenstoffemissionen deutlich gesenkt. Das Verfahren orientiert sich am sogenannten Hall-Héroult- Galvanisierungsverfahren, das in der Aluminiumraffination verwendet wird. Bei dem neuen Verfahren, benannt als DirectPlate-Technology, werden die Schritte Reinigung, Synthese und Abscheidung in einem einzigen Schritt kombiniert.
Eine besonders effiziente Trocknungslösung für Lithium-Batterieelektroden aus Bayern ist jetzt bei einem asiatischen Batteriehersteller auf eine Pilotproduktionslinie erfolgreich in Betrieb genommen worden. Hierbei setzt der Produzent auf die Bearlite (Battery electrode advanced rapid light initiated thermal emission)-Technologie des Herstellers Adphos aus Brückmühl in Bayern.
Das deutsche Start-up High Performance Battery (HPB) präsentiert den ersten serienreifen Feststoff-Akku. Die Galvanotechnik hatte bereits in Galvanotechnik 5/2022 ab S. 694 über die Batterieinnovation berichtet.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat das weltweit erste zertifizierte Referenzmaterial für Kathodenmaterial von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Es erlaubt, die Qualitätssicherung und Weiterentwicklung im Bereich der derzeit leistungsstärksten und erfolgreichsten Batterietypen weiter voranzutreiben.
Die Energiespeicherung gewinnt mit der Energiewende immer weiter an Bedeutung. Zahlreiche Publikationen belegen die Leistungsfähigkeit von Batterien mit metallischen Lithiumanoden [1, 2]. Aufgrund der ausgeprägten Reaktivität des Lithiums sind besondere Maßnahmen bei der Elektrodenherstellung nötig. Eine wichtige Maßnahme ist dabei die Begrenzung der Lithiummasse auf die benötigte Mindestmenge, bezogen auf die Aktivmasse der Kathode der Batterie (Zellbalance). Da Lithium aufgrund seiner Duktilität und seines Klebeverhaltens schlecht walzbar ist, sind dünne Folien(< 50 µm) kommerziell nicht verfügbar. Der Artikel präsentiert erste Ergebnisse aus dem F&E-Verbundprojekt „SolidS“ und repräsentiert den aktuellen Stand der galvanischen Abscheidung von dünnen Lithiumschichten (< 50 µm) aus organischen Elektrolyten für den Einsatz als Lithiumanoden.
Die BMZ Group, ein Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien, sieht nach dem Zukauf des Unternehmens Visatronic mit Sitz in Mainhausen im März 2023 einer Erweiterung der Produktionskapazitäten entgegen.
