Steirisches Konsortium optimiert Energiedichte von Lithium-Ionen-Zellen
Zur Verbesserung von Lithium-Ionen-Zellen haben sich vier maßgebliche Player der steirischen Industrie- und Forschungslandschaft zusammengefunden. Das ehrgeizige Ziel ist laut dem Grazer Forschungszentrum Virtual Vehicle die Steigerung der Energiedichte der Akkuzellen um 20 bis 30 Prozent bei 1.000 Ladungen. Am Projekt OpMoSi sind zudem die Materials Center Leoben Forschungs GmbH, die Varta Innovation GmbH sowie die AVL List beteiligt.
Die Lithium-Ionen-Batterie hat in den 1990er-Jahren den Energiespeichermarkt erobert: Man findet sie in Smartphones ebenso wie in Digitalkameras, E-Bikes, Notebooks oder Haushaltsgeräten und Werkzeugen. Vor allem durch die rasante Entwicklung im Bereich der E-Mobilität verzeichnet die Technologie weiterhin konstante Wachstumsraten. Nicht zuletzt, weil es gelungen ist, die Dichte der Batterien um mehr als das Dreifache zu erhöhen. Um den Trend fortzusetzen, ist aber eine weitere Verbesserung der Technologie und die Entwicklung neuer Materialien notwendig.
Ladungsdichte und Lebensdauer soll erhöht werden
Hier setzt das steirische Konsortium, das von der Virtual Vehicle GmbH koordiniert wird, an: Vorrangiges Ziel des dreijährigen Projektes ist es, die Ladungsdichte und Lebensdauer von Li-Io-Zellen zu erhöhen. Gelingen soll dies durch neuartige Anoden, sogenannte "Hollow Core-Shell Silizium Kohlenstoff (HCS Si-C) Komposit Anoden". Diese neue Zellgeneration soll verglichen mit bestehenden Technologien eine 30 Prozent erhöhte Energiedichte bei gleicher Ladestabilität erreichen. Im Entwicklungsprozess sollen die Kompetenzen der Projektpartner in verschiedenen Bereichen effektiv kombiniert und gebündelt werden: Von der Simulation über die Elektroden- bzw. Zellfertigung bis zur Elektrochemie. "Künftig soll eine zielgerichtetere, kostengünstigere und ressourcenschonendere Herstellung von verbesserten Lithium-Ionen-Batterien mit Si-Anoden ermöglicht werden", hieß es vonseiten Virtual Vehicle. Nach erfolgreicher Projektdurchführung sei ein Folgeprojekt auf nationaler oder EU-Ebene geplant.
Die Virtual Vehicle Research GmbH ist mit 300 Mitarbeitern laut eigenen Angaben Europas größtes Forschungszentrum für virtuelle Fahrzeugentwicklung. Der Schwerpunkt liegt auf der engen Verknüpfung von umfassender Systemsimulation und Hardware-Tests in der Automobil- und Bahnindustrie. Das Materials Center Leoben (MCL) ist ein Forschungsunternehmen mit hoher Expertise im Bereich der Materialforschung, das sich auf Werkstoffe, Herstell- und Verarbeitungsprozesse sowie innovative Werkstoffanwendung spezialisiert hat. Im Projekt will man hochauflösende bildgebende Verfahren sowie KI-basierte Bildanalyse-Modelle heranziehen, um die Struktur der Anode bestmöglich verstehen zu können.
Die Varta Innovation GmbH ist Teil der Varta AG, die zur Industriegruppe Montana Tech Components gehört. Sie bringt die Kompetenz in der Fertigung von Elektroden und Batteriezellen sowie ein grundlegendes Verständnis der verwendeten Materialien und der Zellauslegung bzw. des Zelldesigns ein. Die AVL List GmbH ist für die Entwicklung, Simulation und das Testen von Antriebssystemen in der Automobilindustrie und anderen Industrien bekannt. Das Unternehmen mit rund 11.000 Mitarbeitern hat sich über Jahre eine Expertise im Design und der Auslegung von Batteriemodulen und Batterie-Packs erarbeitet.
Das Gesamtprojekt wird vonseiten der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft mit 2,7 Mio. Euro gefördert.