Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen

Elektromobilität bietet erhebliche Vorteile bei Emissionen sowie Geräuschbelastung und ist langfristig die Basis für eine breite Nutzung von regenerativen Energien. Allerdings gibt es noch viele Herausforderungen auf diesem Gebiet wie höhere Reichweite und Reduktion der Kosten, die bisher eine breite Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen verhindern. Heutige Prognosen zeigen zudem, dass für die weiter steigenden Anforderungen an elektromobile Energiespeicher innovative Lösungen benötigt werden, um die technologischen Grenzen von konventionellen Lithium-Ionen-Zellen zu überwinden.

Der Schwerpunkt des Verbundvorhabens FELIZIA liegt auf der Erforschung keramischer Werkstoffe, die es ermöglichen sollen, die Energiedichte der Batteriezellen im Vergleich zu konventionellen Materialien deutlich zu erhöhen und dadurch die Reichweite von Elektromobilen und die Integration der Elektromobilität zu steigern. Das Konsortium hat sich die Erforschung einer Feststoffbatterie und die Prüfung von deren Eignung für automobile Anwendungen zum Ziel gesetzt. Es ist geplant, einen neuartigen Ansatz zu verfolgen, bei dem der Fokus nicht nur auf einer Komponente der Zelle liegt, sondern Anode, Kathode und Festelektrolyt gleichzeitig erforscht werden, um eine abgestimmte Zellkonfiguration zu erhalten. Mit Hilfe geeigneter Festelektrolyte, neuartiger Kathodentechnologie (Konversions- und Hochvoltmaterialien) und lithiumbasierter, hochkapazitativer Anoden soll es gelingen, sichere Lithium-Batteriezellen mit langer Lebensdauer und signifikant erhöhter Energiedichte zu realisieren. Die im Rahmen des Verbundvorhabens FELIZIA entwickelten Zellen sollen das Potenzial besitzen, in ihren jeweiligen Eigenschaften mindestens die Ziele zu erfüllen, welche die Nationale Plattform Elektromobilität bezüglich herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien für 2020+ definiert hat.

Das Konsortium, bestehend aus vier Industrieunternehmen (Materialhersteller und OEM) sowie sechs Forschungseinrichtungen und Universitäten ist durch seine wissenschaftliche und wirtschaftliche Kompetenz so aufgestellt, dass es einen ganzheitlichen Ansatz zur erfolgreichen Bearbeitung der Fragestellungen gewährleistet. Das im Rahmen des Vorhabens aufgebaute Kompetenznetzwerk kann im Bereich Elektromobilität nachhaltig eine enge Schnittstelle zwischen Forschung, Entwicklung und Industrie bilden, die auch für zukünftige Technologien von Vorteil ist und den Standort Deutschland stärken kann.