PCC SE und Fraunhofer ISE entwickeln nachhaltiges Hightech-Material für leistungsfähigere Li-Ionen-Batterien

Die Duisburger Beteiligungsholding PCC SE und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben das Projekt »Silicon Composite Anode Materials for Lithium Ion Batteries« (SICOM-LIB) gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines Silicium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffs zur Leistungssteigerung von Lithium-Ionen-Batterien. Silicium bietet eine zehnfach höhere Energiedichte als der üblicherweise als Anodenaktivmaterial verwendete Graphit und erhöht daher die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien erheblich. Dies ermöglicht deutlich höhere Reichweiten und kürzere Ladezeiten von Elektroautos. Durch die Fertigung des Rohstoffs Silicium in Europa und mit Grünstrom verbessert sich zudem der ökologische Fußabdruck der Batterie.

© PCC SE
Das Silizcium für die Nano-Silicziumpartikel produziert die PCC in ihrer Anlage in Island zu 100% mit grünem Strom.

Die PCC SE und das Fraunhofer ISE haben Ende 2021 die Verträge über eine langfristige Forschungs- und Entwicklungskooperation für ihren Silicium-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff als Anodenaktivmaterial in Lithium-Ionen-Batterien unterzeichnet. Als Ausgangsmaterial nutzen die beiden Partner Silicium, das die PCC-Konzerntochter PCC BakkiSilicon hf. in Island nachhaltig und klimafreundlich zu 100 Prozent mit grünem Strom herstellt. Das Siliciummetall wird von der PCC weiter zu Pulver verarbeitet und mit Feinheiten im Nanometerbereich in eine vom Fraunhofer ISE entwickelte Silicium-Kohlenstoff-Verbundtechnologie integriert.

Das neuartige Hightech-Material wurde nach Anforderungen aus der Automobilindustrie entwickelt. Das Aktivmaterial ist so konzipiert, dass es als Drop-in-Ersatz für den standardmäßig als Anodenmaterial verwendeten Graphit sukzessive in bereits bestehende Zellproduktionslinien eingesetzt werden kann. Dabei sorgt die höhere Energiedichte des Silizium-Kohlenstoff-Materials auch für geringere spezifische Produktionskosten. Die beiden Kooperationspartner PCC SE und Fraunhofer ISE wollen die Marktreife für diese Lösung kurzfristig erreichen.

 

Nachhaltige Rohstoffgewinnung und Verarbeitung in Europa

»Unsere Siliciummetall-Produktion in Island war von Anfang an konzipiert als klimafreundlich unter ausschließlicher Verwendung grünen Stroms«, erklärt Dr. Peter Wenzel, Vorstandsvorsitzender der PCC SE. »Das neue Anwendungsfeld unseres Siliciummetalls zur Leistungssteigerung von Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere für Elektroautos, passt daher perfekt. Gemeinsam mit unserem starken Partner, dem Fraunhofer ISE, können wir so unseren Beitrag zum Klimaschutz weiter ausbauen.« Ein weiterer wesentlicher Vorteil der von der PCC produzierten Nano-Siliciumpartikel besteht neben dem äußerst günstigen ökologischen Fußabdruck ihrer Herstellung in der rein europäischen Rohstoffversorgung. Das Siliciummetall-Werk der PCC BakkiSilicon hf. liegt in Island, während bei Graphit rund 71 Prozent der weltweiten Reserven in China konzentriert sind. Auch für die Weiterverarbeitung über Nano-Partikel hin zum finalen Silicium-Kohlenstoff-Material ist eine geschlossene Lieferkette innerhalb Europas geplant, was zukünftigen Kunden eine sichere und nachhaltige Versorgung nahe der sich schnell entwickelnden europäischen Batterieindustrie bietet. »Wir freuen uns sehr über diesen Auftrag und auf die kommende Zusammenarbeit mit PCC. Die nachhaltig hergestellten Siliciummaterialien unseres Partners PCC bilden eine ideale Ausgangsbasis für leistungsfähige Batteriematerialien der Zukunft. Die Herstellung dieser Materialien in Europa ist auch angesichts der wachsenden Ressourcenkritikalität in Wertschöpfungsketten ein großes Plus«, erklärt Dr.- Ing. Daniel Biro, Abteilungsleiter Elektrische Energiespeicher am Fraunhofer ISE.

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