Prototyp der gedruckten Festkörperzelle: Unterschiedliche Aktivmaterialien lassen sich einsetzen. (Bild: Blackstone Resources)
Blackstone Technology will die Markteinführung von 3D-gedruckten Natrium-Ionen-Batterien bereits ab 2025 beginnen. Dazu wird die hundertprozentige Tochter der Blackstone Technology Holding federführend mit einem deutschen Industrie- und Forschungskonsortium innerhalb der nächsten drei Jahre die bisher validierten Laborergebnisse zum Stadium einer Demonstration in realer Umgebung führen. Anfang 2021 hatte Blackstone von einem Meilenstein beim 3D-Druck von Festkörperbatterien gesprochen. Die Ergebnisse des Entwicklungsprojektes bilden die Grundlage für die dann nachfolgende Umsetzung zur Marktreife. Dafür sind Investitionen von 32 Mio. Euro in eine Pilotanlage am Produktionsstandort in Döbeln und in umfangreiche Entwicklungen vorgesehen. Des Weiteren wird die Hochskalierung der Festkörperelektrolyte auf Natrium-Basis im Tonnen-Maßstab entwickelt, um diese ab 2025 im Blackstone-Konzern zu produzieren. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz wird das Projekt mit bis zu 24,1 Mio. Euro fördern.
Die im Rahmen des Projektes produzierten 3D-gedruckten Festkörperbatterien werden in einem Elektrobus der Berliner Firma Eurabus verbaut, um die Leistungsfähigkeit in realistischen Testreihen stichhaltig zu demonstrieren. Das Unternehmen Zeiss bringt Kompetenzen in der Messtechnik und Mikroskopie ein; die Fraunhofer-Institute IFAM, IKTS, IST und das Institut für Partikeltechnik der TU Braunschweig werden an Prozessvalidierungen, Prozessentwicklungen, Recycling, Sicherheit und ökonomisch-ökologischer Lebenswegbewertung arbeiten.
Batterietechnologie der nächsten Generation
Das chemische System der Natrium-Ionen-Batterien ist in Teilen mit Lithium-Ionen-Zellen vergleichbar, allerdings sind die Rohstoffe deutlich einfacher und umweltschonender zu gewinnen. Die Verfügbarkeit von Natrium ist gegenüber Lithium um ein Vielfaches höher und der Preis deutlich niedriger. Außerdem kommt der Rohstoff nicht wie Lithium aus dem außereuropäischen Ausland.
Der Aufbau einer Festkörperbatteriezelle erhöht die Energiedichte und verbessert gleichzeitig viele Sicherheitsaspekte der Batterie. Die Prototypenproduktion von Natriumbatterien ist dabei so ausgelegt, dass unterschiedliche Aktivmaterialien zum Einsatz kommen können. Produktspezifische Anpassungen der Batterie auf Zellebene können somit schnell und kostengünstig erfolgen.
Was ist eine Festkörperbatterie?
Der Elektrolyt der Festkörperbatterie besteht aus einem festen und nicht aus einem flüssigen Material. Der Elektrolyt ist eines der wichtigsten Materialien von Lithium-Ionen-Batterien. Da in Festkörperbatterien keine organischen Lösungsmittel verwendet werden, erhöht sich die Sicherheit durch ihre Entflammbarkeit, und die Energiedichte wird durch die Verwendung von Lithiummetall als Kathodenmaterial anstelle von Graphit/Silizium erhöht.
