Festkörperbatterien nähern sich der Realität für zukünftige Elektrofahrzeuge

Die festeste Alternative zu den weit verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien, mit den Vorteilen einer verbesserten Sicherheit, höheren Energiedichte, längeren Lebensdauer und schnellerer Ladegeschwindigkeit, ist fast da.

Diese vielversprechende Alternative sind Festkörperbatterien (SSBs), die flüssige Elektrolyte durch feste Elektrolyte ersetzen, wodurch das Brandrisiko eliminiert und kompaktere Designs ermöglicht werden, sowie die Unterstützung von mehr Ladezyklen vor Degradation.

Ein kürzliches Studie¹ der Universität von Kalifornien überprüfte die Technologie und fand sie in der Lage, nicht nur Elektroautos, sondern auch Consumer-Elektronik und Energiespeicherung zu revolutionieren. Der Schlüssel dazu ist die Chemie und das Engineering.

“Indem wir das Flüssige entfernen und stattdessen stabile feste Materialien verwenden, können wir sicher mehr Elektrizität in die Batterie auf einmal einbringen, ohne das Risiko von Überhitzung oder Bränden.”

– Leitender Autor Cengiz Ozkan, Professor für Maschinenbau an der UCR

Im Gegensatz zu dem Flüssigen in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, das über die Zeit hinweg degradiert, ein Brandrisiko darstellt und die Ladegeschwindigkeit begrenzt, bietet das feste Material, das in Festkörperbatterien verwendet wird, eine stabilere und sicherere Umgebung, die effizienteres Laden mit weniger Sicherheitsbedenken ermöglicht.

Mit ihren überlegenen Eigenschaften im Vergleich zu aktuellen Lithium-Ionen-Batterien haben SSBs bei Unternehmen viel Aufmerksamkeit gewonnen, aber bisher bleibt die Technologie in der Entwicklungsphase. Nicht mehr lange, allerdings.

Reale Validierung: Festkörperbatterien in Elektroautos (QS/VW-Demo)

Diese Woche demonstrierte der Festkörperbatterie-Entwickler QuantumScape (QS ), zusammen mit seinem Geschäftspartner PowerCo, live seine energiedichten Festkörper-Lithium-Metall-Batterien, die ein Fahrzeug antreiben.

PowerCo ist das Batterie-Geschäft der Volkswagen-Gruppe, einem der weltweit führenden Automobilhersteller und dem größten Automobilhersteller in Europa. VW ist Besitzer von Marken wie Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT und Škoda. Das Unternehmen produziert auch leichte Nutzfahrzeuge und schwere Nutzfahrzeuge wie MAN und Scania, während CARIAD die Software- und Technologieeinheit für alle Volkswagen-Gruppen-Fahrzeuge ist.

VW-Gruppe und PowerCo haben seit Langem in QuantumScapes Festkörper-Technologie investiert und haben ihre Prototypzellen seit Jahren getestet.

Jetzt, zum ersten Mal, haben QuantumScape, PowerCo und die Volkswagen-Gruppe die neue Technologie auf der IAA Mobility in München, einer der größten Mobilitäts-Messen der Welt, präsentiert.

Beim Enthüllen des Fahrzeugs wurde ein modifizierter, vollständig elektrischer Ducati V21L-Rennmotorrad, das vollständig von QSE-5-Festkörperzellen angetrieben wird.

Die Festkörperzellen im Motorrad wurden mit QuantumScapes proprietärem Fertigungsprozess (Cobra-Produktionsprozess) montiert, der eine schnellere Wärmebehandlung ermöglicht, weniger Bodenfläche erfordert und bestimmte Materialschritte eliminiert. Das erste seiner Art-Batteriesystem wurde von Spezialisten bei Audi speziell für QS-SSB-Zellen entworfen.

Die Demonstration markiert einen großen Erfolg nicht nur für die beteiligten Unternehmen, sondern auch für den Elektrofahrzeug-Sektor, da es das erste Mal war, dass QuantumScapes anodenfreie Zellen vom Fertigungswerk in ein reales Fahrzeug für die Welt zu sehen kamen.

“Heute haben wir die Schwelle von Möglichkeit zu Realität überschritten.”

– QuantumScape-CEO und Präsident Dr. Siva Sivaram

Das Unternehmen ist durch die Partnerschaft mit PowerCo in der Lage, seine transformative Technologie auf Gigawatt-Stunden-Produktion zu skalieren, und zusammen werden sie “helfen, eine neue Ära der elektrifizierten Mobilität einzuläuten”.

Laut der offiziellen Ankündigung stellt die weltweit erste Live-Demonstration von QS-Festkörper-Lithium-Metall-Batterien, die ein Elektrofahrzeug antreiben, einen bedeutenden Fortschritt in der Batterietechnologie und einen großen Schritt zur Kommerzialisierung von Festkörper-Elektroautos dar.

Mit dieser Technologie ist das Ziel, die Elektroauto-Revolution voranzutreiben, die PowerCo-CEO Frank Blome als “die größte Transformation, die die Automobilindustrie je gesehen hat” bezeichnet.

Festkörperbatterien werden das Machbare für Hochleistungs-, Premium-Fahrzeuge neu definieren, und die Demonstration ist nur der Anfang, fügte er hinzu.

QuantumScapes Roadmap Von Prototyp zu Produktion

Mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die die Grenzen ihrer möglichen Energiedichte und Sicherheit als portable Elektronik, Elektroautos und erneuerbare Energienetze erreichen, hat QuantumScape auf Festkörperbatterien gesetzt, um eine höhere Energiedichte, schnellere Ladegeschwindigkeit und verbesserte Sicherheit zu bieten um den Übergang zu einer kohlenstoffärmeren Zukunft zu unterstützen.

Es führt derzeit den globalen Wettlauf um die Festkörperbatterie-Entwicklung an und ist bereit, seine vollständigen Festkörperzellen auf den Elektroauto-Markt in großem Umfang in naher Zukunft zu bringen.

Die jüngste Demonstration seiner Technologie für die Welt zu sehen hat tatsächlich den Aktienkurs des 5-Milliarden-Markt-Kapital-Unternehmens um 70,52 % YTD ansteigen lassen. Zum Zeitpunkt des Schreibens wird QS bei 8,85 $ gehandelt, obwohl es noch weit von seinem Allzeithoch (ATH) von 132,73 $ entfernt ist, das Ende 2020 erreicht wurde.