Forschung an Kathodenmaterialien – Batterien mit 600 Kilometern Realreichweite bis 2025

BASF will der E-Mobilität zum Durchbruch verhelfen. Gelingen soll das mit einer höheren Effizienz von Kathodenmaterialien. Der Forschungsfokus liegt auf der chemischen Zusammensetzung, der Form, Struktur sowie des Herstellungsprozesses. Bis 2025 soll die reale Reichweite auf 600 Kilometer steigen, die Batteriegröße auf die Hälfte reduziert und die Ladezeit auf 15 Minuten verkürzt werden.

Während die Ferienzeit und die sonnigeren Tage auf der Nordhalbkugel immer näher kommen, nimmt der Verkehr auf Autobahnen, in Städten und rund um Sehenswürdigkeiten unvermeidlich zu. Eine wachsende Anzahl an Pendlern trägt zusätzlich zu steigenden Stickoxid- und Kohlendioxid-Emissionen bei, die Luftqualität und Klima belasten. Bis 2025 werden weltweit circa 1,5 Milliarden Fahrzeuge auf der Straße unterwegs sein. „Der wachsende Bedarf an Mobilität ist herausfordernd, bietet aber auch große Chancen für die Entwicklung innovativer Technologien”, sagt Dr. Martin Brudermüller, Vorstandsvorsitzender und Chief Technology Officer (CTO) der BASF SE.

BASF bietet als führender Chemielieferant für die Automobilindustrie diverse Lösungen an, darunter Emissionskatalysatoren und Kraftstoffzusätze. Seit der Entwicklung des Katalysators im Jahr 1973 haben Katalysatortechnologien von BASF über eine Milliarde Tonnen Schadstoffe beseitigt. Die Entwicklung fortschrittlicher Technologien zur Emissionskontrolle und die steigende Nachfrage nach E-Autos werden dazu beitragen, Emissionen zu reduzieren und die Luftqualität weltweit zu verbessern. Effizientes und kostengünstiges Speichern von elektrischer Energie in Batterien wird für den wirtschaftlichen Erfolg von Elektrofahrzeugen entscheidend sein.

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Batteriematerialien machen den Unterschied

In heutigen Elektrofahrzeugen werden überwiegend Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Eine der wichtigsten Komponenten dieser Batterien sind Kathodenmaterialien. Sie bestimmen Effizienz, Zuverlässigkeit, Kosten, Lebensdauer und die Größe der Batterie. Ihre Eigenschaften ermöglichen Schnelligkeit, Beschleunigung und Leistung – vom Kleinwagen bis zum Geländewagen, vom Lkw bis zum Bus. „Kathodenmaterialien von BASF machen Batterien noch leistungsstärker, zuverlässiger und günstiger. Sie bergen das größte Potenzial für eine verbesserte Leistung bei geringeren Kosten. Die Chemie bietet hier den größten Hebel für Innovation und Wertschaffung”, erkärt Brudermüller weiter.

Forschung zu Kathodenmaterialien der Zukunft

Die Forscher der BASF sind entschlossen, eine nächste Stufe in der Effizienz von Kathodenmaterialien zu erreichen, um die Elektromobilität weiter voranzubringen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Änderungen der chemischen Zusammensetzung, der Morphologie (Form und Struktur) und des Herstellungsprozesses von Kathodenmaterialien. Mit ihren richtungsweisenden Innovationen will BASF die höchste Energiedichte bei Kathodenmaterialien im Markt erreichen.

Ziele sind, bis zum Jahr 2025 die reale Reichweite eines Mittelklassewagens von 300 auf 600 Kilometer mit einer einzigen Batterieladung sowie die Lebensdauer der Batterie zu verdoppeln, die Batteriegröße auf die Hälfte zu reduzieren und die Ladezeit auf 15 Minuten zu verkürzen. BASF erwartet, dass der Markt für Lithium-Ionen-Batterien schnell wachsen wird. Das Portfolio von BASF im Bereich Batteriematerialien umfasst Nickel-Kobalt-Aluminumoxid-Verbindungen (NCA) und Nickel-Kobalt-Manganoxid-Verbindungen (NCM).

Über ihr wissenschaftliches Netzwerk für Elektrochemie und Batterien beteiligt sich BASF an der Entwicklung neuartiger und verbesserter Materialien. Hier kooperiert sie mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem gemeinsam finanzierten Labor BELLA (Batteries and Electrochemistry Laboratory). Zusammen mit wissenschaftlichen Einrichtungen und privaten Partnern führt BASF zahlreiche Forschungsprojekte durch, die zum Teil vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie öffentlich gefördert werden.

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