Elektromobilität: Revolution bei der Batteriespeicherung

technology report online, September 2016

Heraeus entwickelt Materialien zur Energiespeicherung in hocheffizienten Hochleistungsbatterien und Superkondensatoren, z. B. als Speichermedium in Elektro- und Hybridfahrzeugen. Die kohlenstoffbasierte Plattform Porocarb® revolutioniert als funktionaler leistungssteigernder Zusatz die Batterietechnologie: Sie ermöglicht eine Erhöhung der Energiedichte unter Beibehaltung der Ladeleistung von Batterien für die Elektromobilität.

Ein Batteriespeicher lässt sich mit vier grundlegenden Faktoren beschreiben: Energie (Speicherkapazität), Leistung (Stromfestigkeit), Lebensdauer (Zyklenfestigkeit) und Sicherheit. Sie bestimmen den Preis des Speichers. Vor allem die Faktoren Energie und Leistung bieten noch viel Optimierungs- und Entwicklungspotential speziell für die elektromobile Energiespeicherung. Der leitfähige Kohlenstoff Porocarb® als Additiv in Batterien spielt hierbei eine wichtige Rolle.

Porocarb® macht elektromobil

3 Fragen an: Dr. Dominik Samuelis, Entwicklungsleiter Start-up Battery, Heraeus New Businesses

Dr. Dominik Samuelis
Dr. Dominik Samuelis

Welchen Beitrag leistet Heraeus konkret mit der (Weiter)-Entwicklung von Porocarb für die Batterien der Zukunft?

Mit der Porocarb®-Produktreihe können ganz unterschiedliche Speichertechnologien in ihren Eigenschaften verbessert werden. Durch die offene Porenstruktur von Porocarb kann die Porosität in Batterieelektroden gezielt optimiert und so die Transportvorgänge in Batterien verbessert werden. Unsere Lösungen für Lithium-Ionen-Batterien, die wir gemeinsam mit Batterieherstellern weiter entwickeln, können die volumetrische Energiedichte dieser Batterien um bis zu 20 % verbessern. Neben der Verbesserung der Energiedichte kann Porocarb aber auch in der Prozesskette zur Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen zu großen Einsparungen führen. Auch hier hilft die offene Porenstruktur von Porocarb, z. B. bei der Trocknung von Elektrodenbeschichtungen und beim Befüllen mit Elektrolyt.

In welchen Anwendungsfeldern spielt Porocarb heute und in Zukunft eine wichtige Rolle?

Wir sehen die Hauptanwendungen für Porocarb in der Energiespeicherung für Elektromobilität. Bei der Leitmesse für Speichertechnologien, „The Battery Show“ in Niva, USA, werden wir unsere neue Porocarb-Produktreihe für Superkondensatoren einführen. Diese relativ neue Speichertechnologie, die in der Elektromobilität eine wichtige Rolle spielen wird, zeichnet sich schon jetzt durch extrem hohe Strombelastbarkeit aus, ist also an sich schon sehr leistungsfähig. Dennoch können wir durch die Zugabe von Porocarb die Leistung noch weiter steigern.

Welche Entwicklungsziele setzen Sie sich?

Ein wichtiges Ziel für uns ist aktuell die Entwicklung von Elektrodenadditiven auf Basis von Porocarb, die gezielt die Schnellladefähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien verbessern. Auch Umweltfreundlichkeit und Nachhaltigkeit spielen eine große Rolle. Hier arbeiten wir an der Entwicklung von Beschichtungslösungen mit Porocarb, die auf Wasserbasis und ohne toxische organische Lösemittel auskommen.

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