Festkörperbatterien werden seit Jahren diskutiert, kommen aber noch nicht aus den Labors. Nun verheißt eine Comau-Studie Gutes: Mit italienischer Technik ist es möglich, sie in großem Maßstab zu bauen
Ob es Ihnen gefällt oder nicht, Elektroautos sind die nahe Zukunft der Autoindustrie. Ob Sie wollen oder nicht, in naher Zukunft wird die Autoindustrie einen großen Knoten zu lösen haben: den der Batterien. Die Batterie ist das Herzstück des Elektroautos und heute eines der teuersten Bauteile im Bau. Nicht nur die Autonomie hängt von der Batterie ab, sondern auch Leistung, Ladezeiten und der Endpreis des Autos. Aber auch Sicherheit, denn, es ist sinnlos zu leugnen, auch heute noch kann man nicht sagen, dass Batterien von Elektroautos 100% sicher sind: Leider kommt es immer noch vor, wenn auch viel seltener als früher, dass ein Elektroauto „unerklärlicherweise“ hängen bleibt Feuer . Die Erklärung liegt jedoch meist genau in der Batterie, die durch falsches Fahrerverhalten oder einen Fabrikationsfehler beschädigt wurde und eine oder mehrere chemische Reaktionen verursacht hat, die zum Brand geführt haben. Eine der möglichen Antworten auf die Brand- und Explosionsgefahr von Batterien, die die Industrie seit Jahren mit Abermillioneninvestitionen in die Forschung zu verwirklichen versucht, sind sogenannte Festkörperbatterien. Diese Arten von Batterien, sagen die Forscher, die sie entwickeln, sind „eigensicher“, weil die chemischen Reaktionen, die das Feuer der Batterie auslösen, bei ihrer Herstellung nicht in ihnen stattfinden können. Eindeutig frei von schweren Schäden oder Manipulationen.
FLÜSSIG GEGEN FESTEN ZUSTAND
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Bei Elektro- und Hybridautos verwendet die Automobilindustrie heute verschiedene Arten von Batterien mit sehr unterschiedlichen Formen und chemischen Formeln, aber alle mit Lithium-Ionen und alle mit Elektrolyten im „flüssigen Zustand“. Diese maximal synthetisierten Batterien bestehen aus drei Hauptelementen: einem positiven Pol (Kathode genannt), einem negativen Pol (Anode genannt) und einer Flüssigkeit oder einem Gel, durch das sich die Elektronen bewegen (Elektrolyt genannt). Die sogenannten „Solid State“-Batterien werden auf sehr ähnliche Weise hergestellt, aber der Elektrolyt ist keine Flüssigkeit oder ein Gel: Es ist ein Feststoff, normalerweise ein keramikartiges Material oder ein Polymer. Diese „Festigkeit“ des Elektrolyten reimt sich auf „Stabilität“ und in der Praxis verhindert die Tatsache, dass der Elektrolyt fest ist, dass er Feuer fängt und/oder explodiert. All dies unter anderem mit weiteren Vorteilen wie einer größeren akkumulierbaren Strommenge im Vergleich zu herkömmlichen Batterien mit „flüssigem“ Elektrolyt (bei gleichem Gewicht und gleicher Größe der Batterie).
DIE BATTERIEFABRIK
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Während es heute bereits mehrere „Gigafactories“ auf der Welt gibt, die herkömmliche Flüssigelektrolytbatterien in großen Mengen und zu immer geringeren Kosten produzieren können, kann dies nicht von Festkörperbatterien behauptet werden. Tatsächlich gibt es derzeit keinen industriellen Prozess, der es ermöglicht, auf automatisierte und wirtschaftlich nachhaltige Weise Festkörperbatterien mit ausreichender Größe und Kapazität für den Einsatz in Elektroautos herzustellen. Es gibt viele Studien, die in diese Richtung gehen, aber noch ist kein Hersteller in der Lage, Festkörperbatterien für die Automobilindustrie in großen Stückzahlen zu bauen. Unter anderem das Fehlen eines industriellen Prozesses zum Bau von Festkörperbatterien macht den Herstellern selbst Angst, die in diesem sehr heiklen historischen Moment des Übergangs Milliarden von Euro ausgeben, um die neuen Fabriken und neuen Produktionslinien für Flüssigbatterien zu bauen. Die Befürchtung ist sehr einfach zu erklären und auch verständlich: Wenn ein Hersteller heute ein paar Milliarden Euro ausgibt, um eine Gigafactory zu bauen, in der Batterien eines bestimmten Typs gebaut werden, wie soll er dann noch ein paar Milliarden Euro von Grund auf neu ausgeben können ein paar Jahre alles ändern und einen anderen Batterietyp bauen?
ICH STUDIERE
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Wenn Festkörperbatterien noch nicht angekommen sind, dann auch aus industriellen Gründen: Es gibt keine Fabriken, um sie herzustellen, und wir wissen nicht einmal, wie man diese Fabriken herstellt, weil es noch keinen einzigen Typ von Festkörperbatterien gibt auf welche Wette. Aber es gibt viele Experimente, von denen eines Hoffnung zu wecken scheint: Die britische Ilika Technologies hat in Zusammenarbeit mit der in Turin ansässigen Comau (Stellantis-Gruppe) eine Studie durchgeführt – im Rahmen eines ebenfalls von der Regierung Seiner Majestät finanzierten Projekts – an der Skalierbarkeit der Produktion eines bestimmten Typs von Festkörperbatterien, an der Ilika seit Jahren arbeitet. Die Studie diente in der Praxis dazu, zu demonstrieren, ob und wie es möglich sein wird, von der experimentellen Phase in die Produktionsphase überzugehen, und in welchem Umfang. Die Ergebnisse sind vielversprechend: Ilikas im Labor geborene Prozesse sind dank der skalierbar Fachwissen und Comaus Technologien auf industriellem Niveau und unter anderem, ohne dass der Batteriehersteller beim Übergang zum Festkörper verbluten muss. Tatsächlich können etwa zwei Drittel der Maschinen, die heute zur Herstellung herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyt verwendet werden, auch für die Herstellung der neuen Festkörperbatterien wiederverwendet werden. Wenn also alles so läuft, wie Comau und Ilika es vorausgesehen haben, wird das Geld, das heute investiert wird, um die Batterien zu produzieren, die benötigt werden, um auf dem Elektroautomarkt zu bleiben, morgen nicht „weggeschmissen“, weil der Großteil des Maschinenparks auch in der neuen Produktion verbleiben kann Linien für die Batterien der neuen Generation. „Jetzt müssen wir zur nächsten Phase übergehen: uns mit den Details jeder Batterieproduktionsmaschine befassen, vom Konzept zur Maschine übergehen – erklärt Gian Carlo Tronzano, globaler Manager des Battery Cell Global Competence Center in Comau – Ein neues Projekt ist in Arbeit besprochen, wenn es genehmigt wird, werden wir im Oktober beginnen und es wird zwei Jahre dauern „.
VOM KONZEPT ZUR MASCHINE
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Alle Forschungsprojekte zu den fortschrittlichsten Batterien von Comau laufen über Tronzano, ein Unternehmen, das seit über zehn Jahren an Technologien zur Herstellung von Energiespeichern für die Automobilindustrie arbeitet: „Wir haben mit der Produktion von Packs begonnen, dann sind wir gegangen bis hin zu den Modulen, sowohl Prototyp als auch Massenproduktionwir haben daran gearbeitet Zellfertigung„, erklärt der Physiker-Manager. Comau stellt jedoch keine Batterien her: Es stellt die Maschinen her, mit denen die Batterien hergestellt werden. Kurz gesagt, um die Probleme derer zu lösen, die heute diese berühmten Milliarden Euro für den Bau ausgeben müssen die Schuppen mit innen, die Batterieproduktionslinien und die morgen mehr Geld ausgeben müssen, um den Übergang von der Flüssig- zur Festkörpertechnologie zu vollziehen.Wenn dies die technische Wahl ist, die die anderen überzeugen wird, und dies muss nicht unbedingt sein Warum nicht, er kann heute mit Gewissheit wissen, welchen Batterietyp wir morgen verwenden werden: „Es ist ein Wettbewerb der Technologien – fährt Tronzano fort – Technologien entwickeln sich weiter und es ist noch nicht klar, welcher der Gewinner sein wird. Deshalb arbeiten wir mit mehreren Partnern und an mehreren Fronten zusammen.“ Auf der anderen Seite stellt Comau bereits heute die Maschinen her, die zur Herstellung von Batterien für verschiedene Fahrzeugtypen erforderlich sind: von Mild-Hybrid bis zu 100 % elektrisch, mit Zellen in allen Formen.
VON MASCHINE ZU MASCHINE
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Aktuelle Lithium-Ionen-Batterien mit Flüssigelektrolyt sind daher vermutlich die notwendige Brücke von der thermisch-motorischen zur 100-prozentigen Elektromobilität. Aber es ist nicht sicher, dass wir sie in zehn oder fünfzehn Jahren noch verwenden werden. Was derzeit vorhersehbar ist und was die Erfahrung von Tronzano bestätigt, ist, dass die ersten Elektroautos mit Festkörperbatterien High-End-Modelle sein werden, sehr teuer. Die neue Technologie wird daher zunächst im gehobenen Sortiment der Premiumhersteller auftauchen: „Meine Hypothese ist, dass wir vielleicht schon in zwei, drei Jahren die ersten Prototypen sehen werden – erklärt Tronzano – aber Nutzfahrzeuge kommen erst in fünf Jahren hoffen, durch die Fakten widerlegt zu werden“. Wir werden in ein paar Jahren sehen, welche Autohersteller Elektroautos mit Festkörperbatterien zuerst auf den Markt bringen können und vor allem zu welchem Preis. Wenn sich diese Technologie gegenüber der jetzigen tatsächlich als vorteilhaft herausstellt, dann treten wir vielleicht in eine lange „Solid State“-Phase ein, mit guten Chancen, dass die Produktionslinie, aus der die Batterie des von uns gefahrenen Autos kommt, herauskommt hergestellt in Italien. .
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