Eine neuartige Akkutechnologie mit der Bezeichnung „Spatial Atom Layer Deposition“ (SALD) könnte Elektroautos künftig Reichweiten von weit über 1.000 Kilometer, möglicherweise sogar von über 2.000 Kilometer ermöglichen. Das Verfahren ist von mehreren deutschen Fraunhofer-Instituten gemeinsam mit der niederländischen Forschungs­einrichtung „The Netherlands Organisation“ (TNO) entwickelt worden.

Den Durchbruch brachte angeblich ein „Spatial Atom Layer Deposition“ genanntes Verfahren. Dieses erlubt es, im industriellen Maßstab Beschichtungen aufzutragen, die so dünn sind wie ein einziges Atom. Eine einzelne Ebene ist etwa 1,1 Angström dünn, das entspricht 0,00000011 Millimetern. 

SALD-Akkus ermöglichen nicht nur dreimal mehr Reichweite für E-Autos als heutige Batteriezellen, sondern können auch fünfmal schneller geladen werden, teilt jetzt SALD B.V. mit – ein Unternehmen, das von den Forschern zur Vermarktung der Technologie gegründet wurde. Damit könnte ein E-Auto binnen zehn Minuten zu etwa 80 Prozent und in 20 Minuten vollständig geladen werden. Gespräche mit Automobilherstellern will das Unternehmen eigenen Angaben zufolge bereits führen, Namen werden allerdings nicht genannt. Die neue Akkugeneration wird frühestens 2022/23 in E-Autos eingebaut werden können, erklärt SALD-CEO Frank Verhage.

Nanobeschichtung erhöht Leistungsfähigkeit

SALD-Akkus stellen eine Weiterentwicklung der heutigen Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ion) dar. Durch die Nanobeschichtung entsteht eine so genannte „Artificial Solid-Elektrolyte Interphase“ (A-SEI), die gegenüber bisherigen SEI über eine deutlich bessere Leistungsfähigkeit verfügt. In Folge dessen werden die Langlebigkeit, die Sicherheit und die Kapazität deutlich gesteigert.

„Dadurch kann ein E-Auto entweder mit kleineren Batterien weit über 1.000 Kilometer oder mit größeren Akkupacks in Zukunft sogar über 2.000 Kilometer ohne Nachladen fahren“, wirbt Verhage in einer Pressmitteilung. Er stellt klar: „Es geht nicht darum, einen theoretischen Reichweitenrekord aufzustellen. Sondern wir reden selbst im ungünstigsten Fall davon, dass der Akku in einem E-Auto bei sportlich-dynamischer Fahrweise und Klimaanlage oder Heizung nach 1.000 Kilometern noch mindestens 20 bis 30 Prozent Restladung besitzt.“ 

Hauchdünne Beschichtung
Mit der SALD-Technologie können auch Solarpanele beschichtet und auf diese Weise noch einmal leistungsfähiger gemacht werden. Foto: SALD B.V.

Die SALD-Technologie funktioniert Unternehmensangaben zufolge sowohl mit den heute noch üblichen Flüssigelektrolyten als auch mit künftigen Feststoffbatterien („Solid State“), die sich derzeit in der Entwicklung befinden. Als ultimatives Ziel nennt der SALD-Chef „3D Solid State SALD Batteries“, die „deutlich leichter, sicherer und leistungsstärker“ sein sollen.

Technik passt zu neuen Tesla-Akkus

Die SALD-Technologie steht nach seinen Ausführungen im Einklang mit der von Tesla-Chef Elon Musk auf der „Batterie Day“ im September 2020 vorgestellten Batterie-Entwicklungsrichtung. „Es ist dieselbe Erkenntnis, dass die Batteriezellen grundlegend weiterentwickelt werden müssen, indem der Ionenfluss zwischen Kathode und Anode deutlich verbessert wird, um bahnbrechende Fortschritte zu erzielen“, erklärt Frank Verhage.

Heutige Lithium-Ionen-Akkus speichern zu wenig Energie, verbrauchen zu viele Ressourcen und sind immer noch sehr teuer. Forscher fahnden fieberhaft nach Alternativen. Ein Wissenschaftler aus Bonn glaubt bereits am Ziel zu sein. Energiespeicher

So arbeite die SALD-Technologie beispielsweise mit den neuen Lithium-Eisenphosphat-Batterien zusammen, die Tesla für sein jüngstes günstiges Model 3 in China angekündigt hat. Den Angaben zufolge soll die atomdünne dreidimensionale Oberflächenbeschichtung mit allen Kathoden­materialien funktionieren, die sich derzeit bei Batterieherstellern in der Überlegungs-, Erprobungs-oder Produktionsphase befinden, darunter Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide LiNiCoMnO2 (NCM), LiCoO2 (LCO), LiMnNiO2 (LMNO) und LiMn2O4 (LMO).

Kleinserienfertigung bereits in Betrieb

„Wir sind im engen Austausch mit beinahe allen namhaften Batterieherstellern, um das industrielle Potenzial unserer Technologie zur Anwendung zu bringen“, versichert Verhage. SALD verfügt nach seiner Darstellung über alle notwendigen Patente und hat bereits Fertigungsmaschinen für Kleinserien in Betrieb. Der großindustrielle Einsatz stünde allerdings erst noch bevor.

Smartphones könnten eine Woche lang halten

SALD-Batterien könnten nicht nur in Automobilen, sondern beispielsweise auch in Smartphones und Smartwatches zum Einsatz kommen. „Stellen Sie sich ein Smartphone vor, das eine Woche lang hält, und eine Smartwatch, die nur einmal im Monat geladen werden muss“, gibt er einen Einblick in die Zukunft.

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