Der chinesische Batteriehersteller Svolt zeigt Prototypen seiner 20 Ah Festkörperzellen. Batterien mit Feststoff- oder Festkörperzellen sind das nächste große Ding in E-Autos. Bislang “schwimmen” die geladenen Elektronen durch flüssigen Elektrolyt von einem Pol zum anderen. Der Nachteil: diese Flüssigkeit kann sich bei einem Unfall entzünden.
Bei Festkörperbatterien kommen keramische bzw. Polymerelektrolyte zum Einsatz. Svolt setzt auf einen sulfidbasierten, also schwefelhaltigen, Festkröper-Elektrolyte. Die Svolt-Zellen weisen eine Energiedichte von 350 bis 400 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) auf. Mit dieser Energiedichte können Fahrzeuge mit einer Reichweite von über 1.000 Kilometern realisiert werden. Noch dominieren rechteckige Formate der Pouch- und prismatischen Zellen die Branche. Doch immer mehr Autohersteller folgen Tesla und setzen auf runde Batterien. Auch hier bieten sulfidische Festkörperelektrolyte laut Fraunhofer IPA einen entscheidenden Vorteil. Bei richtiger Verarbeitung können flexible Schichten hergestellt werden, die auch bei geringen Wickelradien stabil sind.
Kein thermisches Durchgehen bei Festkörperzellen
Die neuen Zellen mit Flüssigelektrolyt sind nicht nur in Bezug auf Sicherheit überlegen, sondern auch bei Energiedichte, Ladegeschwindigkeit, Zyklenfestigkeit und Temperaturbeständigkeit. Demonstriert wurde das laut Unternehmensangaben durch so genannte Abuse-Tests, etwa einem 200°C Hot-Box-Test und einem Nageldurchschlagtest. Ein Nagel, der mehrere Zellen durchdringt, führt in der Regel zu einem Kurzschluss sowie einem thermischen Durchgehen. In einer Kettenreaktion entzündet sich der Elektrolyt. Es entstehen Brände, die für die Feuerwehr nur mit großem Aufwand zu löschen sind. Die neuen 20 Ah-Zellen überstanden nach Svolt-Angaben die Tests unbeschadet.
Svolt hat bereits 187 Patente zum Thema angemeldet
„Die Entwicklung der Feststoffzellentechnologie mit sulfidbasiertem Elektrolyt ist eine große Herausforderung. Wir sind stolz, dass wir als erster Batteriehersteller Prototypen mit bis zu 20 Ah entwickelt haben“, sagt Dr. Dominik Lembke, Director Product Development Europe. Das Wuxi Lithium Battery Innovation Center von Svolt und das Ningbo China Institute of Materials Technology and Engineering der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben im April 2021 ein gemeinsames Forschungszentrum für Festkörperbatterietechnologie gegründet. Dieses hat seitdem bereits 187 Patente angemeldet. Gemeinsam will man den technischen Herausforderungen begegnen, die dem Durchbruch der Festkörperbatterie noch entgegenstehen: Eine hohe Leitfähigkeit des Festkörperelektrolyten und der Trennschichten, die Aufrechterhaltung eines stabilen Kontakts der Grenzflächen über lange Zeiträume sowie die effiziente Übertragung von Lithium-Ionen an der Grenzfläche, auch bei hohen C-Raten (Lade- und Entladeleistung).
Neue Batteriefabrik im Saarland
Svolt ist ein Spin-off des chinesischen Automobilherstellers Great Wall Motors. Der Hauptsitz befindet sich in Changzhou in der Provinz Jiangsu in China. Weltweit beschäftigt Svolt rund 12.000 Mitarbeiter, davon 3.000 im Bereich Forschung & Entwicklung. Bis 2023 entsteht im Saarland an zwei Standorten eine Batteriefabrik mit einer Produktionskapazität von zunächst sechs Gigawattstunden (GWh). In weiteren Bauphasen ist geplant, die Produktionskapazität schrittweise um jeweils sechs GWh zu erweitern. In der finalen Ausbaustufe sind 24 GWh geplant.
