Empa forscht an Batterie der Zukunft

Empa forscht an Batterie der Zukunft

Empa forscht an Batterie der Zukunft

(Quelle: Empa)
11. Februar 2020 -  Mit dem Projekt Sense sollen Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation entwickelt werden. Das Forschungsprojekt wird von Empa-Forscher Corsin Battaglia und seinem Team koordiniert.
Am Montag 10. Februar fiel der Startschuss für das europäische Batterieforschungsprojekt Sense. Fünf Forschungsinstitute und sechs Industrieunternehmen aus sieben europäischen Ländern suchen dabei in den kommenden vier Jahren gemeinsam nach Lösungen für die Lithium-Ionen-Batterie der nächsten Generation. Geleitet und koordiniert wird das Forschungsprojekt von Empa-Forscher Corsin Battaglia und seinem Team. Die EU fördert das Projekt mit 10 Millionen Euro.

Die Forschung im Rahmen des Projekts Sense ist Teil der Initiative "European Battery Alliance" und wird vom EU-Forschungsförderprogramm Horizon 2020 getragen. Die elf Forschungspartner von Sense – fünf Forschungsinstitute und sechs Industrieunternehmen – forschen in ihren Arbeiten an Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation – der sogenannten Generation 3b. Im Unterschied zu aktuellen Antriebsbatterien soll diese nächste Generation eine höhere Energiedichte, sowie eine verbesserte Zellchemie und ein verbessertes Batteriemanagement besitzen: Statt Anoden aus reinem Graphit werden solche aus Silizium-Graphit-Composites angestrebt. In der Kathode wird der Anteil an kritischem Kobalt weiter gesenkt. Neue Additive in der Elektrolytflüssigkeit sowie Schutzschichten sollen die Batterie langsamer altern lassen und mehr Ladezyklen möglich machen. Zu einer längeren Lebensdauer und besseren Schnelladefähigkeit sollen ausserdem neue Sensoren beitragen, die vom Inneren der Batteriezellen her Daten ans Batteriemanagement liefern. Diese Daten sollen ein deutlich verfeinertes Temperaturmanagement im Vergleich zu heutigen Lithium-Ionen-Zellen erlauben.
Eine entscheidende Rolle in dem Forschungsprojekt spielt zudem die schwedische Firma Northvolt. Das Unternehmen wurde 2016 von zwei ehemaligen Tesla-Mitarbeitern mitgegründet, die am Bau der Tesla Gigafactory in Nevada (USA) beteiligt waren. Northvolt plant derzeit die erste europäische Gigafactory mit einer Fertigungskapazität von 32 GWh pro Jahr, die in Schweden errichtet werden soll. Eine weitere Gigafactory mit 16 GWh Jahresproduktion soll als Joint-Venture mit Volkswagen in Salzgitter (D) entstehen. Zum Vergleich: die Tesla Gigafactory in Nevada produziert nach Angaben des Managements derzeit rund 30 GWh Batterien pro Jahr.

Das Team von Corsin Battaglia an der Empa ist derweil auch an einem weiteren europäischen Forschungsprojekt beteiligt: Beim Projekt Solidify blickt man noch weiter in die Zukunft und entwickelt Batterien der übernächsten Generation – sogenannte Festkörper-Lithium-Metall-Batterien. Im Unterschied zu heutigen Lithium-Ionen-Batterien und denen der Generation 3b werden diese Festkörperbatterien keine flüssigen, feuergefährlichen Bestandteile mehr enthalten. Daher sind sie sicherer und resistenter gegen Hitze. Sie können also höhere Leistung abgeben, schneller geladen und entladen werden. Diese Batterien – genannt Generation 4b – könnte nach Meinung der Experten in etwa zehn Jahren marktreif sein. Sie sollen bei halbem Gewicht und der Hälfte der Baugrösse die gleiche Speicherkapazität liefern wie heutige Lithium-Ionen-Batterien. Auch die Produktionskosten sollen auf die Hälfte sinken. (swe)
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