Prozessforschung und -entwicklung zur Herstellung und Verarbeitung von gerundeten Graphiten für Lithium-Ionen-Zellen mit verbesserter Schnellladefähigkeit

Das Ziel der Varta Microbattery GmbH (VMB) ist es, die von den Partnern erforschten gerundeten Grafite und deren Mischungen in „echten“ Zellen zu erproben. Für eine Produktion in Deutschland ist es wichtig, sich wenn möglich von fernöstlichen Zulieferern unabhängig zu machen. Das ist mit einer Kooperation der Firmen Graphit Kropfmühl, SGL und Hosokawa Alpine möglich. Dazu müssen die deutschen Produkte aber in Performance und Preis mit den fernöstlichen konkurrenzfähig sein. Dieses zu erreichen, ist Ziel des Projekts.

Ferner steht zu erwarten, dass aus den Forschungsarbeiten im Rahmen des Projekts eine Verbesserung der Performance in Hinsicht auf Belastbarkeit und Nutzung bei tiefen Temperaturen resultiert. Damit lassen sich in den drei wichtigen Einsatzgebieten Kleingeräte, Elektrofahrzeug und stationäre Speicher zusätzlich Vorteile erzielen.

Für VMB ist es wichtig, die neuen Materialien vorerst in die kleinen Lithium-Ionen-Batteriezellen zu integrieren, die momentan schon in der Massenfertigung sind. Hier kann kurzfristig ein Nutzen erzielt werden. Es würde sich die Pulsstrombelastbarkeit verbessern, die bei vielen Anwendungen gebraucht wird.

Diese Ergebnisse lassen sich auch auf die größeren Zellenformate übertragen. Hier ermöglichen sie im automobilen Einsatz eine verbesserte Effizienz für die Rekuperation der Bremsenergie und die Schnellladbarkeit bei tiefen Temperaturen. Das ist auf die verringerte Impedanz der Zellen und die Vermeidung von Lithium-Plating zurückzuführen.

Bisher wurden diese Themen noch nie so konzentriert erforscht. Deswegen ist mit einem sicheren Erfolg zu rechnen.

Markt Gerätebatterien: In diesem Markt ist es VMB in den vergangenen Jahren gelungen, ein komplettes Sortiment für die CoinPower (CP) zu öffnen. Für bestimmte elektronische Kleinstgeräte wie Headsets sind die CP-Zellen die beste Lösung. Sie werden auch für diese Märkte maßgeschneidert. Dadurch gelingt es, die fernöstliche Konkurrenz auf Distanz zu halten. Die Produktion für Gerätebatterien ist nämlich nahezu vollständig nach Fernost abgewandert. In dieser Konkurrenz zählt hauptsächlich der Preis. Hier kann die fernöstliche Konkurrenz auf Grund niedriger Löhne und geringer Umweltstandards wesentlich kostengünstiger produzieren. Allerdings gilt das nur für Standardprodukte. Bei CP gelingt es durch überlegene Elektrochemie und Fertigungstechnik, auch mit höheren Preisen in den Markt zu kommen, weil die Konkurrenz kein Produkt dagegensetzen kann. Allerdings muss dieser Vorsprung kontinuierlich verteidigt werden. Dabei hilft die ständige Innovation.

Markt Automotive: Durch die politischen Vorgaben in Bezug auf die Kohlendioxid-Emmissionen in Deutschland und der EU, gewinnt das Thema der Massenproduktion großer elektrochemischer Zellen für die Automobilantriebe immer mehr an Bedeutung. Somit wird der Bedarf an Lithium-Ionen-Zellen in den nächsten Jahren deutlich steigen. Mit der steigenden Nachfrage wird der Import der Zellen aus Asien oder anderen Kontinenten an Attraktivität verlieren, da mit hohen Kosten, Koordinationsaufwand und zeitlicher Verzögerung verbunden ist. Gleichzeitig können lokale Unternehmen von der steigenden Nachfrage und Weiterverarbeitung der Zellen, wie Assemblierung, Wartung und Reparatur, profitieren. Konsequenterweise ist es wichtig, diesen Teil der Wertschöpfungskette in Deutschland zu etablieren.

Markt Energiespeicher: Da der Anteil der regenerativen Energien zukünftig immer weiter zunehmen wird, wird sich die Herausforderung der Speicherung weiter zuspitzen. Einhergehend mit der zukünftigen Einführung der „Smart Grids“ im Stromnetz werden sich dezentrale Speichereinheiten stärker durchsetzen, um den weiter steigenden Anteil regenerativer Energien effektiv bewerkstelligen zu können. Aus diesem Grund müssen Technologien entwickelt werden, die diese Probleme wirtschaftlich und vor allem ökologisch lösen können. Die produzierten Zellen können für solche Systeme enorme Wettbewerbsvorteile ermöglichen und somit zur Wettbewerbsfähigkeit des Standortes führen.