Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSDie Elektromobilität ist entscheidend für die Reduzierung von CO2-Emissionen und ein zentraler Bestandteil der globalen Klimaschutzmaßnahmen. Um sie nachhaltig voranzubringen, sind zuverlässige und langlebige Batterien sowie neue, skalierbare Prozesstechnologien für optimierte Halbzeuge und Rohstoffe unerlässlich.
Eine zentrale Herausforderung der aktuellen Lithium-Ionen-Batterien ist die Abhängigkeit von kobalthaltigen Aktivmaterialien. Trotz Recycling bleibt der Kobaltabbau im Tagebau eine der kostenintensivsten Hauptressourcen. Daher ist es wichtig, Technologien zu entwickeln, die die Nutzung von Kobalt und anderen kritischen Rohstoffen minimieren, um einen Beitrag zu nachhaltiger Technologieentwicklung und umweltfreundlicher Mobilität zu leisten.
Im Rahmen des IGF-Projekts »Funktionale Beschichtung von Batteriepulvern« hat das Fraunhofer IKTS die beiden Pulverbeschichtungstechnologien Atomlagenabscheidung (ALD) und Sprühtrocknung verglichen, um die Verwendung von kobaltfreien bzw. kobaltarmen Aktivmaterialien, wie LNMO und NMC811, zu fördern. Ziel war es, die Energiedichte und Lebensdauer der Batterien zu erhöhen sowie die Zersetzung des Elektrolyten zu verhindern. Hierfür hat das Fraunhofer IKTS verschiedene Schichtmaterialien mit Blick auf Zusammensetzung und Schichtdicke hergestellt und auf ihre elektrochemischen Eigenschaften untersucht.
Die Ergebnisse sind bedeutend für die Elektromobilität: Die Verwendung von Al2O3- und Li3BO3-Beschichtungen ermöglicht den Einsatz unkritischer und kostengünstiger Materialien, wodurch die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen gesenkt wird. Zudem führen die Verbesserungen in der elektrochemischen Ratenfähigkeit und Zyklenstabilität zu einer erhöhten Reichweite und schnelleren Ladegeschwindigkeiten der Batterien.
Das Projekt wurde im Rahmen des Programms »Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)« durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
