Silizium-Booster: Altech Advanced Materials steigert Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien um bis zu 55 Prozent

© Adobe StockHeidelberg - Die auf die Entwicklung von Batteriematerialien spezialisierte Altech Advanced Materials präsentiert ein neues Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien mit Game Changer Potenzial. Das Heidelberger Unternehmen integriert mit einem innovativen Beschichtungsverfahren erfolgreich Silizium in Graphitanoden, was bisher mit hoher Stabilität und ohne Nebeneffekte nicht gelungen ist.

Mit dieser bahnbrechenden Innovation können Lithium-Ionen-Batterien mit einer bis zu 55 Prozent höheren Energiedichte hergestellt werden. Nach einer Testphase und Zertifizierung soll das neue Material ersten potenziellen Kunden zu Testzwecken zur Verfügung gestellt werden.

Pilotproduktion von „Silumina Anodes“ gestartet
Das Pilotwerk hat nun die Produktion über alle Fertigungsstufen des neuen Materials mit dem Namen "Silumina Anodes" zu Testzwecken aufgenommen. Die Produktion der beschichteten Siliziumprodukte erfolgt am Dock 3 in Schwarze Pumpe, Sachsen. Im ersten Schritt wurden 30 kg Anodenmaterial aus hochreinem beschichteten Silizium hergestellt, die Produktion wird anschließend schrittweise auf die maximale Kapazität hochgefahren.

Anschließend wird das neue Material durch das Fraunhofer-Institut IKS getestet.

Beimischung von Silumina Anodes steigert Energiedichte um bis zu 55 Prozent
Mit dem Produkt "Silumina Anodes" hat Altech ein bahnbrechendes Batteriematerial entwickelt, das als 10%ige Beimischung zu herkömmlichem Graphit beigemischt wird und unter Laborbedingungen zu einer Leistungssteigerung von bis zu 55 Prozent führt.

Die Leistungssteigerung der Energiedichte bezieht sich bei Altech Advanced Materials auf das Gewicht (mAh/g). Graphit erreicht normalerweise eine Energiedichte von ca. 320mAh/g, während Altech mit einer Zumischung von 10 Prozent des Materials Silumina Anodes (keramisch beschichtetes Silizium) auf eine deutlich höhere Energiedichte von ca. 500mAh/g kommt.

Die Leistungssteigerung wird unter Laborbedingungen stabil erreicht und auch der normalerweise auftretende hohe erste Leistungsverlust “SEI” wird vermieden – ein Fortschritt, der nun unter realen Betriebsbedingungen verifiziert werden muss.
Nach erfolgreicher Zertifizierung soll „Silumina Anodes“ in die nächste Testphase und in die praktische Anwendung überführt werden.

Silizium als Hoffnungsträger für höhere Energiedichte – Probleme gelöst
Anoden bestehen in der Regel aus Graphit oder Graphit-basierten Materialien. Silizium hat zwar eine zehnfach höhere Energiespeicherkapazität als Graphit. Bisher konnte Silizium jedoch in kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien nicht eingesetzt werden, da sich die Siliziumpartikel während des Ladevorgangs aufblähen. Gleichzeitig setzen sich Lithium-Ionen an der Anode als Trennschicht fest und stehen nicht mehr für den Energiefluss zur Verfügung.

Diese limitierenden Nebenwirkungen haben die potenziellen Vorteile durch die Beimischung von Silizium bisher zunichte gemacht. Altech ist es nun gelungen, Siliziumpartikel im Nanometerbereich keramisch zu beschichten und so die beschriebenen Probleme entscheidend zu minimieren. Die Grundlage dieser Innovation bildet ein nasschemisches Verfahren, das eine Beschichtung der Anode mit hochreinem Aluminiumoxid im Nanometermaßstab erlaubt.