Das kürzlich gestartete europäische Verbundprojekt Astrabat zielt auf die Entwicklung sicherer und hochenergetischer Festkörper-Lithium-Ionen-Batteriezellen für Elektrofahrzeuge und weitere Anwendungen in Europa. Ziel des gemeinsamen Vorhabens ist eine sichere, hochenergetische, nachhaltige und marktfähige Zelltechnologie, die in großem Maßstab in Europa hergestellt werden kann.
Herstellen von Testzellen mit neuen Batteriematerialien
K. Dobberke, Fraunhofer ISC
Die Kooperationspartner im Projekt Astrabat wollen optimale Lösungen für Lithium-Ionen-Batterien entwickeln, die den steigenden Anforderungen des Elektrofahrzeugmarktes in Europa im Hinblick auf eine umweltfreundliche Mobilität gerecht werden. Im europäischen Markt soll so den Wettbewerbern aus Asien ein innovatives Konzept entgegengesetzt werden. Das Projekt wird von der Europäischen Union mit einem Gesamtbudget von 7,8 Mio. Euro gefördert und ist auf vier Jahre angelegt.
Kern des von der französischen Forschungseinrichtung CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) koordinierten Vorhabens Astrabat ist ein neuartiger Festkörperelektrolyt, der kompatibel mit Hochenergie-Elektrodenmaterialien der nächsten Generation ist und gleichzeitig die Verarbeitung mit etablierten Produktionsprozessen ermöglicht. Der Astrabat-Hybridelektrolyt wird auf Polymeren (Ormocer und Fluorkohlenstoffpolymeren) und einem anorganischen Füllstoff und einer Membran (LLZO) basieren. Für das keramische LLZO-Material wird durch Al-Dotierung oder Ta-Dotierung eine Ionenleitfähigkeit von 0,4 mS/cm im Temperaturbereich von 10 °C - 50 °C erreicht. Dies soll eine Senkung der Betriebstemperatur der Zelle ermöglichen und ein effizienteres Elektrofahrzeug ermöglichen. Die Hauptziele von Astrabat lauten:
- Entwicklung von Materialien für Festkörper-Hybrid-Elektrolyte und Komposit-Elektroden für zuverlässige Hochenergie-Lithium-Ionen-Festkörperzellen;
- Nutzung konventioneller Verfahren für die Herstellung der Zellkomponenten;
- Definition und Demonstration einer Zellarchitektur mit erhöhten Sicherheitseigenschaften;
- Schaffung einer geschlossenen Wertschöpfungskette, einschließlich design-for-recycling, End-of-Life-Szenarien und wertstofferhaltendem Recycling.
Das Projekt wird von einem Konsortium von 14 Partnern aus 8 europäischen Ländern durchgeführt, darunter führende Forschungszentren und Universitäten sowie Unternehmen aus der Batterieindustrie und dem Energiesektor. Die Projektpartner können zahlreiche erfolgreiche Projekte auf dem Gebiet der Batterieforschung und -entwicklung nachweisen sowie Kompetenzen in den damit verbundenen Technologien. Dazu gehören modernste Simulationsverfahren und analytische Methoden, umfangreiches Synthese-Know-How und der Einsatz zukunftsweisender Fertigungstechnologien.