Reine Festkörperbatterien aus der Schweiz – International PV Magazine

8. April 2022Emiliano Bellini

Das Schweizer Startup Swiss Clean Battery (SCB) AG sagte diese Woche, dass es an seinem Hauptsitz in Teufen, Schweiz, eine riesige Anlage zur Herstellung reiner Festkörperbatterien bauen wird.

„Mit einer Produktionssteigerung von 1,2 GWh auf 7,6 GWh wird die SCB AG ab 2024 die lokalen und internationalen Schweizer Märkte mit nachhaltigen Batteriespeichern bedienen“, sagte das Unternehmen. „In der ersten Produktionsphase von 1,2 GWh plant die SCB AG den Verkauf 318 Millionen Schweizer Franken (340 Millionen Dollar). Dafür, Schweizerfranken 246 Millionen Die Höhe der Investition in die geplanten Maschinen. In dieser ersten Phase beschäftigt die SCB AG 181 Mitarbeiter. Es wird eine Produktionsfläche von 20.000 Quadratmetern gebaut, um jährlich 7,2 Millionen Batteriezellen herzustellen.“

Batterien werden gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Speichern mehrere Wettbewerbsvorteile haben, sagte Betriebsleiter Thomas Lutznerath.

„Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien altern, weil sich auf ihren Anoden durch Laden und Entladen eine Deckschicht bildet. Diese wächst mit der Zeit und mit jedem Gebrauch noch schneller, da die Batterie intensiver genutzt wird. Dieses Wachstum der obersten Schicht verbraucht Kapazität und nimmt intern zu Widerstand und die Batterieleistung nimmt ab Fotoelektrisches Magazin.

Bei reinen Festkörperbatterien bildet sich hingegen beim ersten Laden eine sehr dünne obere Schicht, sagte Lützenrath.

„Danach wuchs es nicht mehr“, erklärte er. „Durch die Verwendung unseres proprietären abgeschirmten Elektrolyten aus einem festen Ionenleiter bleiben der Innenwiderstand und die Kapazität über die gesamte Lebensdauer nahezu konstant. Egal, wie oft die Batterie verwendet wird.“

Die Batterietechnologie kommt ohne wichtige Rohstoffe wie Kobalt oder Gold aus.

„Dadurch und durch ihre extreme Lebensdauer kann die Ökobilanz im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien um mehr als die Hälfte verbessert werden“, erläutert Lützenrath. „Bisherige Festkörperbatterietechnologie – die noch auf flüssiger Basis arbeitet – hat bereits mehr als 50.000 Ladezyklen im praktischen Einsatz in den Vereinigten Staaten in einem Batteriespeichersystem zur Stromnetzpufferung absolviert industriellen Maßstab.“

Das Herzstück der Speichertechnologie ist der feste Ionenleiter, der die herkömmlichen flüssigen Elektrolyte ersetzt.

Ein zentrales technisches Problem besteht darin, den festen Ionenleiter in Batteriezellen in ständigen Kontakt mit den Elektroden zu bringen. Nach über 30 Jahren Grundlagenforschung ist es nun möglich, dieses Problem zu lösen“, sagte Lützenrath.

Er sagte, dass viele Forschungsprojekte auf einem modularen Design basieren, was bedeutet, dass die Einzelteile außerhalb der Zelle zusammengefügt und in die Hülle eingesetzt werden, mit technischen Problemen bei der Übertragung von Ionen an den Materialgrenzen, zwischen der Anode, dem Leiter feste Ionen und die Kathode.

„Unsere Festkörperbatterie unterscheidet sich dadurch, dass der stationäre Ionenleiter in der Batteriezelle selbst gebildet wird, ähnlich einem Mehrkomponentenkleber, wie zwei Komponenten eines Leims“, sagt Lützenrath, ohne weitere technische Details zu nennen.

Die Sparkassen haben derzeit eine Marktkapitalisierung von 13 Milliarden Schweizer Franken und werden im Oktober einen Börsengang an der Zürcher Börse lancieren.

„Die SCB AG wird im Endausbau 7,6 GWh produzieren, bei einer Investitionssumme von 775 Millionen Franken und mehr Rotation 2 Milliarden Franken. Dafür werden knapp 100.000 Quadratmeter Produktionsfläche gebaut. In dieser Ausbaustufe wird die SCB AG jährlich rund 48 Millionen Batteriezellen produzieren und 1.061 Mitarbeiter beschäftigen. Das Unternehmen wird dann wertvoll 8,6 Milliarden FrankenDas Unternehmen sagte.

Festkörperbatterien könnten die vielversprechendste der vielen verschiedenen Möglichkeiten sein, wie Forscher die heutigen Batterie-Energiespeichertechnologien verbessern. Und viele in der Branche sind optimistisch, dass dieser Ansatz letztendlich zu „inkrementellen Veränderungen“ in der Batterietechnologie führen und die Kapazität, Lebensdauer und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien dramatisch verbessern wird.

Das Ersetzen der aktuellen Generation von Flüssig-/Gelelektrolyten durch einen Feststoff kann neben vielen anderen Vorteilen jegliche Brandgefahr von der Batterie eliminieren sowie das Energie-Gewicht-Verhältnis verbessern und zusätzliche „überflüssige“ Verpackungsmaterialien entfernen, die zum Halten der Flüssigkeit erforderlich sind.

Die entscheidende Entwicklung besteht jedoch darin, dass der Festelektrolyt die Verwendung einer Lithium-Metall-Anode mit einer viel höheren Energiedichte als dem heute üblicherweise verwendeten Graphit ermöglichen wird. Obwohl die Kombination von Lithiummetall mit flüssigen oder halbfesten Elektrolyten erforscht wurde, wird der vollständig feste Zustand von vielen als der beste Ansatz angesehen.