Nachhaltige Hochenergie-Batteriezellen für Heimspeicher

Ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA arbeitet an einer neuen Batteriezelle, die künftig Heimspeicher nachhaltiger und leistungsfähiger machen soll. Die Zelle kommt vollständig ohne giftige oder krebserregende Materialien aus und soll zugleich eine höhere Energiedichte erreichen als gängige Lithium-Eisenphosphat-Modelle.

Da immer mehr Haushalte Photovoltaikanlagen installieren, wächst der Bedarf an effizienten Speichersystemen. Bislang stammen diese vor allem aus Fernost. Das könnte sich ändern: Gemeinsam mit Varta Microbattery entwickelt das Zentrum für Digitalisierte Batteriezellproduktion (ZDB) am Fraunhofer IPA eine kostengünstige Hochenergie-Rundzelle, die in wenigen Jahren marktreif sein soll.
 

Kern des Ansatzes ist eine vollständig Fluor-, Cobalt- und Nickel-freie Materialauswahl. Statt kritischer Stoffe setzt das Team auf eine Lithium-Mangan-Eisenphosphat-Kathode (LMFP) kombiniert mit einer hochkapazitiven Anode. Auch Elektrolyt und Binder sollen ohne Fluor auskommen. Das verbessert die Nachhaltigkeit und erhöht zugleich die Sicherheit, da keine gefährlichen Fluorverbindungen entstehen können.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Reduktion von Produktionsausschuss. Bis zu 30 Prozent der Materialien fallen bei herkömmlichen Zelllinien beim Wechsel der Elektrodenbeschichtungen als Abfall an. Durch Delamination – das nachträgliche Ablösen und Ersetzen fehlerhafter Beschichtungen – und den Verzicht auf den fluorhaltigen Binder PVDF sollen Materialien leichter recycelt und wiederverwendet werden können.
 

Am ZDB steht bereits eine vollständig vernetzte Produktionslinie für zylindrische Batteriezellen zur Verfügung, an der die neue Zelle entwickelt und skaliert wird. Bis Ende 2028 soll die nachhaltige Hochenergie-Rundzelle marktfähig sein  -  ein möglicher Schritt in Richtung stärkerer europäischer Wertschöpfung bei Heimspeichern.