Batterietechnik China erweckt die nächste Akku-Generation zum Leben

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In China setzt gerade die „nächste Batteriegeneration“ zum Sprung vom Entwicklungslabor in die Industrie an. Der Hersteller EVE Energy hat in Chengdu ein Werk zur Serienproduktion von Festkörperbatterien eröffnet, berichtet das Autoportal Gasgoo. Die Fabrik hat in ihrer ersten Ausbaustufe eine Fläche von 11.000 Quadratmetern, wird dann immer weiter vergrößert.

500.00 Akkus pro Jahr werden dort vom Band rollen, sobald der Bau in zwei Phasen komplett abgeschlossen sein wird. Das soll Ende nächsten Jahres der Fall sein, gab EVE Energy bekannt. Dann soll dort in Sichuan eine Jahreskapazität von 100 Megawatt produziert werden. In einer für China typischen Vorgehensweise verfolgt das Unternehmen einen dualen Ansatz von schrittweisen Innovationen, die sehr schnell von einer Skalierung bei der Fertigung begleitet werden. Er nenne das selbst „wissenschaftlich fundiertes Design und Experimentieren in großen Stückzahlen“, erklärte der Vorstandsvorsitzende Liu Jincheng bei der Einweihung der Fabrik.

Ab Ende des Jahres 60-Ah-Batterien in Serie

Dieses parallele Vortasten und kommerzielle Produzieren spiegeln sich im schnellen „Ramp-Up“ der Batterie-Modelle wider, die in Chengdu geplant ist. Ab sofort wird die “Longquan Nr 2“ hergestellt. Mit einer Leistung von 10 Ah, einer Energiedichte von 300 Wh/kg und 700 Wh/L ist diese komplett feste Festkörperbatterie unter anderem für den Einsatz in Flugtaxen und humanoiden Robortern gedacht. EVE Energy hat erst kürzlich eine Kooperation mit Vbot im Bereich Robotik vereinbart, muss sich also um die Nachfrage keine Sorgen machen.

Ab Ende dieses Jahres will EVE Energy in Chengdu schon Festkörper-Akkus mit 60 Ah, ab Ende kommenden Jahres dann sogar schon solche mit 100 Ah in Serie produzieren. Die Produktionslinie fungiert also gleichzeitig als Versuchslabor.

Bald Standardreichweiten von 1.000 Kilometern?

Festkörperzellen funktionieren wie herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen mit dem bekannten Dreiklang aus Anode, Kathode und Elektrolyt. Sie haben dabei aber keine flüssige, sondern eine feste Elektrolytschicht. Dadurch werden sie nicht nur deutlich leistungsstärker, weil sich Ionen in dieser Umgebung wohler fühlen, sondern sind auch so gut wie nicht mehr entflammbar, also beim Einsatz in der Elektromobilität viel sicherer als die derzeit üblichen Li-Ionen-Akkus mit flüssigem Elektrolyten.

Experten sagen voraus, dass die Skalierung der Serienfertigung, wenn dann auch noch schnell die Preise für diesen neuen Batterietyp sinken, der Elektrifizierung im Straßenverkehr, aber auch neuen Industrien wie der in China geförderten „Low-Altitude-Economy“ mit Flugtaxen und Lieferdrohnen noch einmal einen mächtigen Anschub verpassen wird.

So könnten etwa schon bald Reichweiten für E-Auto von mehr als 1.000 Kilometern pro Ladung zum Standard werden, obwohl die Autobatterien leichter und kompakter werden. Weltweit arbeiten daher nicht nur Batteriehersteller in einer Art globalem Wettrennen an der Forschung und Entwicklung der Festkörperbatterien, sondern auch Autokonzerne.

In China, wo die von der Regierung systematisch geförderte Batterieforschung auf eine dynamische Umgebung aus E-Auto- und Hybrid-Boom auf den Straßen, einer wahren Explosion von Datenzentren für KI-Anwendungen und schnell wachsenden Lieferketten in Bereichen wie Robotik oder Speicher für die erneuerbare Energie trifft, tut sich gerade besonders viel.

Die Automobilhersteller investieren so gut wie alle in die Entwicklung von Festkörperbatterien, oft auch in Hersteller von Festkörperbatterien. Farasis Energy, das unter anderem von Mercedes-Benz gefördert wird, baut gerade eine Pilotanlage zur Fertigung von Festkörperzellen auf Sulfidbasis. Derzeit haben die Prototypen des Unternehmens Zielwerte von 400–500 Wh/kg. Eine 60-Ah-Sulfid-Festkörperzelle soll ab Ende dieses Jahres in kleinen Serien an strategische Kunden ausgeliefert werden können, hofft man bei Farasis.

Dasselbe gilt für die Konkurrenz von EVE Energy. Sämtliche großen Batteriehersteller China nehmen an dem Rennen teil. SVOLT und CATL haben schon neue Zellkonzepte angekündigt, diese beziehen sich aber noch vorwiegend auf halbfeste Systeme. Echte Festkörperzellen mit 100 Prozent festem Elektrolyten fehlen dort noch und werden von Insidern erst für das kommende Jahr erwartet.

Was die Anwendungen betrifft, so stecken die Autohersteller in China bereits viel Geld in die Forschung und Entwicklung. Sie erproben die Festkörper-Akkus in ihren Fahrzeugen und bereiten sich darauf vor, sie serienmäßig in ihren Stromern und Plugin-Hybriden zu verbauen.

Die chinesische Elektromarke GAC Aion hat beispielsweise angekündigt, schon ab nächstem Jahr erste Modelle mit komplett festen Festkörperbatterien – also nicht mehr nur dem hybriden, halbflüssigen Typus, der in China auch oft als „Festkörper“ bezeichnet wird – in Serie fertigen zu wollen Als erstes Auto soll der GAC „Hyper“ mit All-Solid-State-Batterien und Reichweiten von mehr als 1.000 Kilometern verkauft werden, heißt es beim Autobauer in Guangzhou.

Technische Hürden

Trotz all dieser Fortschritte bremsen noch immer einige technische Hürden die Einführung der neuen Technologie. Die Fertigung ist aufwändig und erfordert eine Präzision, die sonst fast nur aus der Halbleiterindustrie bekannt ist.

Viele Festkörpermaterialien neigen bei Temperaturschwankungen zu Mikrorissen, reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit und benötigen aufwändiges Handling. Vor allem die Grenzflächen zwischen Festelektrolyt und Elektroden sind kritisch. Ein einziger schlechter Kontakt kann schon zu sehr hohem Innenwiderstand und Leistungseinbrüchen führen.

Hinzu kommen derzeit noch hohe Material- und Produktionskosten. Zumindest dieses letzte Problem wird sich erfahrungsgemäß aber schnell verflüchtigen, sobald in immer mehr Werken die Serienfertigung beginnt. (se)

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