Neue Separatorbeschichtungen und adaptiertes Zelldesign für zyklenstabile Lithium-Schwefel-Zellen

Um eine erfolgreiche Marktdurchdringung von Elektroantrieben zu ermöglichen, ist es notwendig, die Energiedichte von Batterien für höhere Reichweiten deutlich zu steigern. Hierzu ist es notwendig an neuartigen Elektrodenaktivmaterialien zu forschen, die über das Stadium der aktuellen Lithium-Ionen-Technologie hinausgehen. Lithium-Schwefel-Batterien zeichnen sich durch hohe gravimetrische Energiedichten und potenziell geringeren Materialkosten im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien aus, sie sind aber noch im Forschungsstadium.

Im Rahmen des Projekts SepaLiS sollen die Komponenten einer Lithium-Schwefel Zelle erforscht und entwickelt werden, mit dem Ziel am Ende der Projektlaufzeit eine Prototypenzelle mit einer Energiedichte von 400 Wh/kg und einer Zyklenstabilität von mehr als 500 Zyklen darzustellen.

BMW wird aus den aktuellen Anforderungen an Elektrofahrzeuge Ableitungen zu Sicherheitsanforderungen und Schutzmaßnahmen, Systemvorgaben und Zelldesign vornehmen und kontinuierlichen Input zu den F&E-Arbeiten liefern. Gemeinsam mit den Projektpartnern wird BMW eine zielgerichtete Testmatrix erstellen, um die Zellen zu validieren. Nach Aufbau der Prototypen-Zellen durch die Projektpartner wird BMW mit den realisierten Zelldaten eine Hochrechnung von Zellniveau auf Batteriepackniveau vollziehen. Am Ende des Vorhabens wird BMW durch Zelltests der Prototypenzellen die Erfüllung der Kriterien, die zu Beginn des Projekts vermittelt wurden, abgleichen und stimmt mögliche Einsatzszenarien im Automotive-Bereich ab.

Als OEM sieht BMW in der Begleitung dieses Projekts langfristig die Chance, das Thema Post-Lithium-Ionen-Technologie am Standort Deutschland ohne Abhängigkeit von ausländischen Zelllieferanten entwickeln und besetzen zu können.

Das Projekt trägt damit kurzfristig zum Kompetenzaufbau im Bereich Elektrodenkomponenten, Zellbildung, Sicherheit, Lebensdauer etc. für Li-S-Zellen bei und verbessert damit das Verständnis der Technologie und ihrer wirtschaftlichen Einsatzmöglichkeiten.

Mittelfristig kann das Fachwissen im Bereich Post-Lithium-Ionen-Technologie ausgebaut und zukünftig zur strategischen Positionierung gegenüber asiatischen und anderen ausländischen Zellanbietern genutzt werden. Langfristig können die Projektergebnisse dazu genutzt werden, die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Automobilindustrie auf dem Gebiet der Elektro- und Hybridfahrzeuge gegenüber weltweiten Wettbewerbern zu stärken und den Weg für die Einführung neuartiger Batteriekonzepte zu eröffnen.

Über die elektromobilen Anwendungen hinaus, könnte die Li-S-Zelltechnologie potenziell auch in stationären Energiespeichersystemen verwendet werden.

Die Erkenntnisse des Projektes werden von BMW in Fachgremien kommuniziert, z. B. für die Weiterentwicklung neuer Speichertechnologien.