Trotz derzeit stagnierender Absatzzahlen bleiben E-Autos ein zentraler Schlüssel zur Verkehrswende. Die dabei genutzten Li-Ionen-Akkus mit Flüssigelektrolyten sind allerdings noch verbesserungsfähig. Feststoffbatterien gelten als vielversprechende Alternative. Weiss Technik fördert deren Entwicklung mit Trockenraumtechnik und Sicherheitskonzepten.

Um den Fortschritt von Feststoffbatterien voranzutreiben, sind stabile und verlässliche Bedingungen im Herstellungsprozess ausschlaggebend. Weiss Technik unterstützt Forschungseinrichtungen und Unternehmen mit gezielt angelegten Konzepten. Sie liefern damit einen Beitrag zur Entwicklung, Pilotproduktion und anschließenden Serienfertigung von Feststoffbatterien.

Chemische Pionierarbeit

Feststoffbatterien sind eine Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit festen statt flüssigen Elektrolyten. Hierfür wird aktuell die Leistungsfähigkeit verschiedener Festelektrolytklassen erforscht. Die Batteriechemie wird neu entwickelt und sämtliche Komponenten werden aufeinander abgestimmt. Dabei kommen auch neue Materialien wie Lithiummetall und Silizium zum Einsatz.

Vorteile optimal nutzen

Feststoffbatterien versprechen eine höhere Energiedichte und ermöglichen bis zu 30% mehr Reichweite bei kompakterem Design. Feststoffbatterien können die Ladezeiten verkürzen, die Anzahl der Ladezyklen steigern und das Brandrisiko senken, da sie keine brennbaren Flüssigkeiten enthalten. Außerdem lassen sich Feststoffbatterien nachhaltiger herstellen. Damit besitzen sie ein Zukunftspotenzial – vorausgesetzt, es gelingt, die Zellfertigung zu vergrößern und den sieben bis acht fachen Preis zu senken.

Gamechanger über die E-Mobilität hinaus

„Die E-Mobilität ist aktuell nur der Innovationstreiber. Feststoffbatterien sind echte Multitalente, die viele Probleme herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus lösen können,“ erklärt Sales Engineer Bahattin Celik. Weiss Technik erwartet, dass sich für verschiedene Anforderungen Feststoffbatterie-Varianten mit spezifischer Zellchemie durchsetzt. 

Sicherheit in Forschung und Produktion gewährleisten

Feststoffbatterien erfordern auch in Trockenräumen klimatische Bedingungen. Im Vergleich zur Produktion von Batterien mit Flüssigelektrolyten sind die Anforderungen anspruchsvoller. „Schwankungen in den Klimabedingungen während der Produktion können die Qualität der Batterien beeinträchtigen, ihre Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit negativ beeinflussen. Im schlimmsten Fall wird das lebensgefährlich. Für eine konstante, sichere Fertigung mit höchster Qualität ist daher eine zuverlässige und effiziente Klimatechnik mit Fokus auf Luftfeuchtigkeit entscheidend“, sagt Celik.

Zielgerichtete Trocknung durch Adsorption

Voraussetzung für eine sichere Produktion von Feststoffbatteriezellen sind umfassende Trockenraumsysteme mit trockener Luft. Da ansonsten die verwendeten Materialien mit Wasser reagieren und hochentzündliche Gase freigesetzt werden können. Um diese Reaktion zu verhindern, sind extrem niedrige Taupunkte von -50 bis -60 °C notwendig. Weiss Technik fand einen weg mit silikatbesetzten Rotoren die Luftfeuchte konstant niedrig zu halten

Sicherheitskonzepte gezielt entwickeln

Trockene Luft bildet die Grundlage für eine sichere Batteriezellenforschung und -produktion. Zu den möglichen Sicherheitsmaßnahmen gehören Schwefelwasserstoff-Sensoren zur Unterbrechung der Schwefelwasserstoff-Freisetzung und Verfahren zur schnellen Abführung des Gases. 

Querschnitt einer Feststoffbatterie: Feste Elektrolyten sowie neue Anoden- und Kathodenmaterialien verbessern die Leistung gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Bild: Weiss Technik

Bearbeitung: Leo Troger/Report Verlag