Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben im Projekt „StrOboBatt“ selbst gefertigte Lithium-Ionen-Pouchzellen mit siliziumreichen Anoden über mehr als 1.000 Vollzyklen getestet. Nach den Zyklen verfügten die 25-Ah-Vollzellen noch über mehr als 83 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Die gravimetrische Energiedichte lag bei 280 Wh/kg, bezogen auf ein noch nicht optimiertes Forschungszellformat.
Die Mehrlagenzellen bestehen aus 40 Lagen und kombinieren eine Silizium-Kohlenstoff/Graphit-Anode mit einer nickelreichen Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid-Kathode. Der Anteil des Silizium-Kohlenstoff-Komposits am Anodenaktivmaterial beträgt 51 Prozent. Die Anoden erreichen eine spezifische Kapazität von mehr als 1.000 mAh/g sowie eine flächenspezifische Kapazität von über 5 mAh/cm². Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen war der Einfluss des mechanischen Anpressdrucks auf die Zyklenfestigkeit. Die Forschenden verglichen axiale Drücke von 300 und 1.000 kPa bei Lade- und Entladeraten von jeweils 1 C. Siliziumreiche Anoden bieten aufgrund ihrer hohen theoretischen Kapazität Potenzial für energiedichte Batteriesysteme. Die Ergebnisse markieren einen Fortschritt bei der Entwicklung langlebiger Hochenergiebatterien für Elektromobilität, Luft- und Raumfahrt sowie stationäre Speicher. (oe)
