Samsung SDI führte auf der NAIAS 2019 eine Roadmap für die Solid-State-Batterietechnologien als Batterien der nächsten Generation ein und zeigte verschiedene innovative Produkte, darunter ein fortschrittliches LVS (Low Voltage System) Paket. Ein Jahr später scheint man auf ganz gutem Weg zu sein. Die Rede ist von bis zu 800 km Reichweite und erhöhte Sicherheit im Betrieb.
Samsung stellt Festkörperbatterie-Prototypen vor
Erst kürzlich stellte das Samsung Advanced Institute of Technology eine Studie über eine Festkörperbatterie vor, die mit einer einzigen Ladung 800 km weit kommt und mehr als 1.000 Mal sicher wieder aufgeladen werden kann. Dies ist das Ergebnis einer gemeinsamen Forschung mit dem Samsung R&D Institute of Japan. Diese Festkörperbatterie ersetzt den Elektrolyten zwischen den positiven und negativen Elektroden der Batterie von flüssig zu fest und ist in der Lage, Zellen mit größerer Kapazität zu realisieren und die Sicherheit im Vergleich zu den derzeit verwendeten Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen.
Im Allgemeinen wird Li-Metall als Anodenmaterial einer Festkörperbatterie verwendet. Lithium-Metall hat jedoch eine technische Herausforderung, um das „Dendriten“-Problem zu lösen, das die Lebensdauer und Sicherheit der All-Solid-State-Batterien reduziert. Dendriten sind astförmige Kristalle, die entstehen, wenn sich Lithium, das sich von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode bewegt, während des Ladevorgangs der Batterie auf der Oberfläche der negativen Elektrode ansammelt. Dieser Kristall beschädigt den Separator der Batterie, was zu einer verringerten Lebensdauer und Sicherheit führt. In diesem Zusammenhang sei der Verweis auf unseren Artikel: „Forscher lösen Dendriten-Problem in Kalium-Akkus mit Hitze“ erlaubt.
Um das Problem mit den Dendriten zu lösen, hat Samsung Electronics eine „Ag-C-Nanokomposit-Schicht“ von 5 Mikrometern auf die Batteriekathode aufgebracht. Diese Technologie erhöht nicht nur die Sicherheit und Lebensdauer von Festkörperbatterien, sondern reduziert auch die Größe um die Hälfte gegenüber einer vergleichbaren Lithium-Ionen-Batterie. Möglich wird dies, da die Energiedichte erhöht werden kann, indem die negative Elektrode der Batterie dünner als bisher umgesetzt werden können.
Prototyp soll weiterentwickelt, dann in Serie überführt werden
„Das Produkt dieser Studie könnte der technologische Grundstein für sicherere Hochleistungsbatterien der Zukunft sein. In Zukunft werden wir Festkörperbatteriematerialien und Herstellungstechnologien weiterentwickeln und verfeinern, um die Innovation von EV-Batterien auf die nächste Stufe zu heben.“ – Dongmin Im, Projektleiter vom Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT)
Anzumerken ist, dass es sich derzeit um einen Prototypen handelt, welcher noch nicht marktreif ist. Nach der Vorstellung vom gestrigen Montag sollen nun alle verwendeten Materialien im Detail aufeinander abgestimmt werden. Danach sollen Produktionsprozesse entwickelt werden, die für den Masseneinsatz geeignet sind.
Ergänzende Informationen: Ein Bericht des Rocky Mountain Institute (via Forbes) aus dem November 2019 stellt fest, dass die Verbesserungen bei den Kosten und der Leistung von Batterien aufgrund massiver Investitionen in die Batterieherstellung und stetiger Fortschritte in der Technologie die bisherigen Entwicklungsprognosen schnell übertreffen. Der RMI Report geht davon aus, dass bis 2023 Lithium-Ionen-Akkus die wichtigste Batterietechnologie bleiben werden. Bevor dann neuere Technologien zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Festkörperbatterien.
Quelle: evspecifications.com – Samsung unveils a new solid-state battery tech for a range of up to 800 km and increased safety
