Recycelbare Batterien für die Autos der Zukunft
Lithium-Ionen Festk?rperbatterien sind die Batterien der Zukunft. Deren Serienfertigung ist jedoch noch zu teuer. ETH Spin-off Eightinks entwickelt eine Fertigungstechnologie für die Massenproduktion von neuen Batteriematerialien und -designs. Ziel ist nebst der Skalierbarkeit der Technologie auch eine vollst?ndige Batterie-Kreislaufwirtschaft.
Denken wir an unsere Mobilit?t in 10 Jahren, stellen wir uns Elektrofahrzeuge vor und somit ein Gef?hrt mit Batterie. Die Batterien der zukünftigen Autos werden dann allerdings nicht mehr mit den jetzigen vergleichbar sein, denn die zurzeit verwendeten Materialien und Technologien in den konventionellen Lithium-Ionen-Batterien stossen in Bezug auf Leistung an Grenzen. Neue Materialien und vor allem Festk?rperbatterien sind gefragt und Gegenstand intensiver Forschung und Entwicklung.
Festk?rperbatterien haben den Vorteil, dass sie wegen der fehlenden, leicht entflammbaren Flüssigkeit sicherer sind. Zudem erlauben sie die Verwendung von Materialien mit h?herer Energiedichte, was dünnere Schichten und damit schnelleres Laden erm?glicht. Dies führt auch zu einem geringeren Gewicht, was die Festk?rperbatterie zus?tzlich attraktiv macht. Aber: Im Moment sind die hohen Kosten und die Skalierbarkeit für deren Herstellung eine Herausforderung.
Das ETH Spin-off Eightinks stellt sich dieser Herausforderung und geht noch einen Schritt weiter. Sie streben nebst der kostengünstigen Skalierbarkeit mit ihrer Technologie gleichzeitig eine vollst?ndige Kreislaufwirtschaft für Lithium-Ionen Festk?rperbatterien an
Patentierte Technologie
Heutige Lithium-Ionen-Batterien werden traditionell im ?Slot-Die-Coating? Verfahren hergestellt: Auf eine Metallfolie (Stromabnehmer) wird die Elektrode beschichtet. Der ehemalige Pioneer Fellow Dr. Paul Baade von Eightinks hat an der ETH eine Beschichtungstechnologie mit dem ?Curtain Coating? Verfahren entwickelt und patentieren lassen. Damit lassen sich gleich mehrere und dünnere Schichten gleichzeitig auftragen. Umgesetzt auf Festk?rperbatterien bedeutet dies, dass Kathode und Festk?rperelektrolyt in einem Auftrag beschichtet werden k?nnen. Langfristig gesehen ist sogar das Auftragen s?mtlicher funktionaler Batterieschichten, vollintegriert in nur einem Prozessschritt, denkbar, was weitere Kostensenkungen und Qualit?tssteigerungen erm?glicht.
Eightinks’ Verfahren bietet in der Produktion entscheidende Vorteile:
- Dicke der Beschichtung: 10 Mikrometer oder noch dünnere Schichten sind m?glich bei gleicher Geschwindigkeit für verbesserte Schnellladef?higkeit und hohe Energiedichte.
- Design der Beschichtung: Strukturierung von Elektroden und Integration von Grenzschichten optimiert das Batteriedesign für die verwendeten Materialien.
- Produktionsdurchsatz: 10x schnellere Beschichtung als bisher ist m?glich mit substanzieller Kostenreduktion der Produktion.
- Kompatibilit?t: Die Technologie ist integrierbar in bestehende Produktionsanlagen und kompatibel mit heutigen Materialien. Sollten diese in Zukunft ?ndern, ist die Technologie für die Anpassung flexibel genug, da sie nicht von einem bestimmten Material abh?ngig ist.
Nachhaltigkeit durch Kreislaufwirtschaft
Aus Kostengründen werden zurzeit nur ca. 5% der Batterien rezykliert. Einzig die teuren Rohmaterialien wie beispielsweise Kobalt lohnen den Rezyklier-Aufwand. Eightinks entwickelt ihre Lithium-Ionen Festk?rperbatterien jedoch mit dem klaren Ziel einer vollst?ndigen Kreislaufwirtschaft. Dafür strebt Eightinks das Direktrecycling an, d.h. es soll m?glich sein, die einzelnen Partikel direkt aus den Batterien herauszuziehen und wiederzuverwerten, anstatt alles einzuschmelzen, um anschliessend die einzelnen Bestandteile herauszufiltern. Dadurch wird ein zus?tzlicher Schritt eliminiert, was das Recyceln der Batterie wesentlich energie- und kosteneffizienter macht. Die dafür notwendige Technologie ist im Entstehen.
Erfolgreiche Tests im Labor
Zurzeit befindet sich Eightinks im Aufbau. Letzten Dezember gegründet, sind sie seit Juni offizielles ETH Spin-off und dabei, ihr eigenes Labor aufzubauen. In enger Zusammenarbeit mit dem Beschichtungskopf-Hersteller TSE Troller sowie der Bühler Group für die Mischer, perfektionieren sie ihr Verfahren. Parallel sind sie auch an Materialpartnerschaften interessiert, um ausgiebig testen zu k?nnen. Eightinks sieht mehrere M?glichkeiten für die Zukunft – von Lizenzvergaben für ihre Technologie, Auftragsfertigung von Elektroden, bis hin zur eigenen Produktion von Festk?rper Lithium-Ionen-Batterien.
Dr. Paul Baade ist Speaker am diesj?hrigen ETH Industry Day am 6. September auf dem H?nggerberg und freut sich zusammen mit seinem Team auf interessierte Besucher an ihrem Stand.externe Seite Melden Sie sich heute noch an!
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