Gamechanger für Heimspeicher: Fraunhofer und Varta setzen auf fluor-, kobalt- und nickel-freie Hochenergie-Rundzelle

Stuttgart/Ellwangen - Am Zentrum für Digitalisierte Batteriezellproduktion (ZDB) des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer IPA) wird an einer neuartigen, nachhaltigen Batteriezelle für Heimspeicher gearbeitet.

Die Hersteller von Heimspeichern sitzen derzeit meist in Fernost. Dies könnte sich jedoch schon in wenigen Jahren ändern: Ein Forschungsteam des ZDB will, unterstützt durch Varta Microbattery, eine nachhaltige und kostengünstige Hochenergie-Rundzelle für Heimspeicher entwickeln.

Um die Nachhaltigkeit und Sicherheit zu erhöhen, verzichten die Wissenschaftler auf Materialien wie Nickel und Kobalt in den Elektroden sowie Fluor in Elektrolyt und Binder. Johannes Wanner, Geschäftssegmentleiter Batteriesysteme am Fraunhofer IPA, unterstreicht die wirtschaftlichen Vorteile: „Diese Materialien erfordern viel Sicherheitstechnik und aufwändige Schutzmaßnahmen in der Zellproduktion. Entfallen sie, wird die Produktion zwangsläufig günstiger.“

Das Forschungsteam um Wanner setzt deshalb auf eine Lithium-Mangan-Eisenphosphat-Kathode (LMFP) und kombiniert diese mit einer hochkapazitiven Anode. Um dem Konzept einer nachhaltigen Batteriezelle gerecht zu werden, soll auch im Elektrolyten und Binder auf Fluor verzichtet werden, wodurch die Batteriezelle gänzlich fluorfrei wäre. Durch diesen Verzicht wird auch die Zellsicherheit verbessert, da kein Fluorwasserstoff mehr entstehen kann.

Der Verzicht auf den Standard-Binder Polyvinylidenfluorid (PVDF), ein PFAS-Material, soll zudem das Recycling verbessern. Die Forschung nutzt die bereits vorhandene, durchgängig vernetzte Produktionslinie des ZDB. Ein weiteres Ziel ist die Reduktion von Ausschuss in der Produktion durch Delamination, um fehlerhafte Beschichtungen nachträglich abzulösen und zu ersetzen.

Das Projekt wird durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg mit 2 Millionen Euro gefördert und hat eine Laufzeit bis Ende 2028. Bis dahin soll die nachhaltige Hochenergie-Rundzelle marktfähig sein und die Wertschöpfung in der Energiespeicherbranche in Deutschland stärken.