Laserprojekt "High-E-Life": Forschende wollen Leistung von zylindrischen Lithiumionenzellen kräftig steigern

Nordhausen - Das Karlsruher Institut für Technologie, Edge Wave und EAS Batteries wollen die Leistungsfähigkeit von zylindrischen Lithiumionenzellen signifikant verbessern.

Die Forschungspartner übertragen Konzepte der Laserstrukturierung von Elektroden erstmals auf großformatigen Wickelzellen und wenden sie auf dem nachhaltigen und sicheren Aktivmaterial Lithiumeisenphosphat (LFP) an.

Laserstrukturierte LFP-Kathoden versprechen eine höhere Energiedichte, kürzere Ladezeiten und längere Lebensdauer der Rundzellen. Das Forschungsprojekt „High-E-Life“ hat ein Gesamtvolumen von 2,1 Millionen Euro und wird im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit 1,3 Millionen Euro aus den Mitteln des Sondervermögens „Klima- und Transformationsfonds“ gefördert.

Im Kern geht es daurm, die Ionen-Wanderung und damit den Lade- und Entladevorgang in einer Lithiumionenzelle durch Perforationen im Aktivmaterial der Elekroden zu beschleunigen. Perspektivisch können die Ionen-Highways die Ladezeiten großformatiger LFP-Rundzellen auf die Hälfte oder sogar auf ein Drittel reduzieren.

Am Ende können schnellladefähige Zellen und hochkapazitive Zellen produziert werden. Der Grund für die Kapazitätssteigerung: eine höhere mechanische Flexibilität erlaubt die Wicklung dickerer Elektroden, das steigert die Energiedichte und somit die Kapazität der Zelle.

Um die notwendige Strukturierung der Elektroden aber zu ermöglichen, wird moderne Lasertechnologie der Edge Wave GmbH eingesetzt. Neueste Ultrakurzpuls-Laser können die empfindliche Aktivmasse punktgenau abtragen, ohne die verbleibenden Schichten zu beeinträchtigen.

Die Validierung des lasergestützten Prozesses erfolgt in der Fertigung des Zellentwicklers EAS Batteries. Das konkrete Anwendungsziel des Forschungsprojekts ist es, eine Zelle zu entwickeln, die die Eigenschaften der jetzigen EAS-Portfolio-Zelle „MP602030 LFP 50 Ah“ übertrifft und diese im modularen Batteriesystemen für die maritime Industrie EASy Marine® einzusetzen.