Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat gemeinsam mit dem Institut für Photovoltaik der Universität Stuttgart eine patentierte Zell- und Elektrodentechnologie für Aluminium-Anoden entwickelt. Der Ansatz soll die bislang problematischen Volumenänderungen des Aluminiums während der Lade- und Entladezyklen kontrollieren und damit die Lebensdauer entsprechender Batteriezellen erhöhen.
Aluminium bietet als Anodenmaterial eine hohe Kapazität und ist im Vergleich zu anderen Materialien kostengünstig und gut verfügbar. Die wiederholte Aufnahme und Abgabe von Lithium führt jedoch zu erheblichen Volumenänderungen. Dadurch können Risse, Poren und eine Pulverisierung des Elektrodenmaterials entstehen, wodurch die elektrische Kontaktierung und damit die Zellkapazität abnimmt. Die entwickelte Technologie soll die Materialstruktur und den elektrischen Kontakt innerhalb der Elektrode auch über zahlreiche Zyklen stabil halten. Als Ausgangsmaterial dient eine handelsübliche Aluminiumfolie, die gleichzeitig als Stromableiter und aktives Anodenmaterial eingesetzt wird. Dadurch kann auf eine separate Kupferfolie und einen aufwendigen Beschichtungsprozess verzichtet werden.
Das Zellkonzept lässt sich nach Angaben der Forschungspartner mit einer fluorfreien Lithium-Manganoxid-Kathode (LMO) und alternativen Elektrolyten kombinieren. Dadurch sind potenziell fluor- und PFAS-freie Zellkonzepte möglich. Mehrere Prototypen werden derzeit am Fraunhofer IPA untersucht. Die Zelltechnologie ist zudem für die Integration in bestehende Produktionsanlagen ausgelegt. (oe)
