Im Fokus der Forschungsarbeiten des Forschungsarbeiten des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS steht eine Festkörperzellarchitektur mit reduziertem Elektrolytanteil, die höhere Energiedichten bei verbesserter Zyklenstabilität ermöglicht. Die Arbeiten erfolgen im Rahmen der Projekte AnSiLiS, gefördert durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt, und TALISSMAN, finanziert über das EU-Programm Horizon Europe. Ziel ist eine praxisrelevante Festkörperzelle, die mehr als 600 Wh/kg erreicht – doppelt so viel wie heutige Lithium-Ionen-Batterien.
Von der Materialentwicklung bis zur industriellen Skalierung
Im Projekt AnSiLiS entwickeln TU Dresden, Universität Jena und das Helmholtz-Zentrum Berlin gemeinsam mit dem IWS eine Schwefel-Kohlenstoff-Kompositkathode sowie ultradünne Lithium-Metallanoden. Molekulardynamische Simulationen unterstützen die Bewertung der elektrochemischen Stabilität. Das EU-Projekt TALISSMAN ergänzt diese Grundlagenforschung durch die industrielle Skalierung. Neun Partner aus vier Ländern entwickeln Zellgenerationen mit Energiedichten bis 550 Wh/kg und nicht brennbaren Quasi-Festelektrolyten. Gleichzeitig sollen die Produktionskosten auf unter 75 Euro pro Kilowattstunde sinken. Eine Schlüsselrolle spielt das vom Fraunhofer IWS entwickelte DRYtraec-Verfahren. Dieses lösungsmittelfreie Trockenbeschichtungsverfahren reduziert den Energiebedarf um bis zu 30 %, vermeidet Emissionen und ist auf industrielle Fertigung übertragbar.
Einsatzfelder in Luftfahrt und Mobilität
Anwendungen werden vor allem in der Luftfahrt, Drohnentechnologie und Elektromobilität erwartet, wo das Verhältnis von Gewicht zu Leistung entscheidend ist. Funktionsfähige Prototypen sollen in den kommenden Jahren den Praxiseinsatz der neuen Zellgeneration vorbereiten.