customcells® - anwendungen in der automobilindustrie

Die Notwendigkeit der Dekarbonisierung des Verkehrssektors erfordert ein Umdenken und eine Neugestaltung des Antriebsstrangs in Richtung Elektroantrieb. Die angekündigten Elektrofahrzeug-Roadmaps der OEMs zeigen in den kommenden Jahren eine große Modellvielfalt, insbesondere im Bereich der batteriebetriebenen Elektrofahrzeuge (BEVs). Der Erfolg dieses Redesignprozesses, insbesondere das Erreichen einer elektrischen Fahrreichweite von mehr als 500 km, wird dabei stark beeinflusst durch die weitere Verbesserung der Lithium-Ionen-Zelle in Richtung höherer volumetrischer Energiedichten (die pro Volumeneinheit gespeicherte Energiemenge[Wh L-1]), Schnellladefähigkeit und Kostensenkung [€/kWh], wobei auch andere wichtige Leistungsparameter wie Zyklus- und Haltbarkeitsdauer, Sicherheit und Tieftemperaturleistung berücksichtigt werden müssen. CUSTOMCELLS® gilt als "Game Changer" im Bereich der E-Mobilität. Im Rahmen von Prototypen und in früheren Entwicklungsphasen bieten wir die neueste Lithium-Ionen-Zelltechnologie. Unsere Automotive-Kunden vertrauen uns und ermöglichen uns eine enge Beziehung zu ihren Systemen. 

In Anbetracht der Tatsache, dass eine breite Marktdurchdringung von BEVs bei voll batteriebetriebenen elektrischen Fahrreichweiten von mehr als 500 km erwartet wird, sollte die nächste Zellgeneration volumetrische Energiedichten von mindestens 750 Wh L-1 aufweisen. Dabei führt die Erhöhung der Energiedichte auf Zellenebene nicht nur zu größeren Fahrzeugreichweiten, sondern hat gleichzeitig das Potenzial, durch Materialeinsparungen pro kWh Kosten zu senken. Im Allgemeinen gibt es drei Ansätze, um die volumetrischen Energiedichten auf Zellebene zu erhöhen.

Erstens, um den Energiegehalt pro Volumen beim Aktivmaterial der positiven und negativen Elektrode zu erhöhen. In diesem Zusammenhang konzentriert sich die aktuelle Forschung und Entwicklung auf die Erhöhung des Nickelgehalts von Übergangsmetalloxiden als positive Elektrodenmaterialien, wie Lithium-Nickel-Aluminiumoxid (NCA) oder Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxide (NMC), oder die Erhöhung der Betriebsspannung auf Zellenebene durch Aufladung dieser Materialien auf höhere Grenzwerte, wodurch mehr Lithiumionen aus der Struktur extrahiert werden. Im Falle von NCA-Elektroden, die auf die derzeit verwendeten Grenzwerte von 4,3 V geladen sind, beträgt die Menge an extrahiertem Lithium 72%. Während der Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung im Hinblick auf die negative Elektrode auf der Verwendung von Silizium und seinen Derivaten oder Lithium-Metall als aktive Materialien liegt.

Zweitens, um die Menge und das verbrauchte Volumen an inaktiven Materialien innerhalb der Zelle zu verringern, z.B. unter anderem durch Beschichten mit ultradicken Elektrodenmassenbeladungen (reduzierte Menge an Stromabnehmer), durch Erhöhen des Gehalts der aktiven Materialien in den Elektrodenbeschichtungen (reduzierte Menge an Bindemittel und leitfähigem Zusatz), oder durch die Minimierung der Dicke des Separators.

Drittens, die irreversiblen Verluste aktiver Lithium-Ionen (aus dem Kathodenspeicher) während des Betriebs der Lithium-Ionen-Zelle zu reduzieren oder zu kompensieren, z.B. durch die Optimierung des Elektrolyten oder durch eine Vorlithiierung der negativen Elektrode vor der Montage der Lithium-Ionen-Zelle.

CUSTOMCELLS® ist technischer Entwicklungspartner entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Lithium-Ionen-Batterie sowie Kleinserienhersteller von kundenspezifischen Lithium-Ionen-Pouchzellen.