Wird ein Lithium-Ionen-Akku nicht effizient gekühlt oder erleidet einen Kurzschluss, kommt es zu einer fatalen Kettenreaktion. Sauerstoff wird freigesetzt, in der Folge brennt die Batterie oder explodiert. Dieser Vorgang wird als thermisches Durchgehen bezeichnet. Forscher an der Hochschule Landshut haben im Rahmen des Verbundprojekts Forelmo ein alternatives Material für die Kathode getestet. Statt einer Nickelverbindung, die in 95 Prozent der Batterien steckt, nutzten die Forscher Lithium-Eisen-Phosphat ihres Industriepartners, dem Chemiekonzern Clariant. Diese Verbindung setzt keinen Sauerstoff frei, der sich entzünden könnte. Dies trägt erheblich zur Sicherheit der Batterie bei.

Ein neues Kathodenmaterial soll die Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus erhöhen.

Ein neues Kathodenmaterial soll die Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus erhöhen. Wikimedia Rudolf Simon

Doch neues Material alleine reicht nicht aus. Denn damit Kathoden-Hersteller Lithium-Eisen-Phosphat leicht in bestehende Fertigungsprozesse einbinden können, müssen die Partikel mindestens ein paar Mikrometer groß sein. Die Teilchen der Phosphatverbindung dagegen waren ursprünglich ein Vielfaches kleiner, das Material also ein zu feines Pulver. Das ist in großen Anlagen nur schwer zu dosieren. Außerdem müsste man mehr Binder- und Lösemittel einsetzen, was die Qualität der Elektroden senkt. Die Forscher an der Hochschule Landshut haben das Pulver deshalb prozessgerecht gemacht – und damit bereit für die industrielle Anwendung. Aus den Ergebnissen des Forschungsprojekts erstellten sie eine Applikationsschrift, wie Batteriehersteller das Kathodenmaterial einsetzen können.

Bei dem bayerischen „Forschungsverbund für Elektromobilität“, kurz Forelmo, entwickeln Partner aus Industrie und akademischer Forschung an effizienten Antriebsmaschinen und hochleistungsfähiger Elektronik. Neben der Hochschule Landshut war auch die TU München, das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie und die Georg-Simon-Ohm-Hochschule in Nürnberg als akademische Partner involviert. Aus der Industrie standen unter anderem Johnson Matthey Battery Materials, Infineon,TÜV Süd Battery Testing und Epcos zur Seite. Das dreijährige Projekt wurde kürzlich abgeschlossen.