Die Firma Svolt Energy Technology mit Sitz in China hat seine Batterien mit kobaltfreier Zellchemie zur Bestellung freigegeben – erstmals angekündigt wurden sie auf der IAA 2019. Der Start der Serienproduktion ist nun auf Juni 2021 in China angesetzt; Ende 2023 sollen die neuartigen Batterien dann auch im geplanten Werk im Saarland produziert werden.
Weltweit wird es zunächst zwei Größen der neuen Nickel-Mangan-Batteriezellen (NMX) geben. Diese kommen vollständig ohne das Schwermetall Kobalt aus, das sonst zur thermischen Stabilisierung von Hochnickelbatteriezellen (NCM) eingesetzt wird. Svolt ist damit „das erste Unternehmen, dem es gelungen ist, eine kobaltfreie Hochnickelzellchemie zu massentauglicher industrieller Serienreife zu bringen“, sagt Kai-Uwe Wollenhaupt, President Svolt Europe & Vice President Svolt Energy Technology.
Zwei verschiedene Zellvarianten
Die erste der beiden kobaltfreien NMX-Zellen kommt mit 115 Ah, einer Energiedichte von 245 Wh/kg und einem MEB-Format von 33,4 mm x 220 mm x 102,5 mm. Ihre Spannung liegt bei 3,74 V, die Kapazität bei 430 Wh. Damit soll diese Variante eine effektiv nutzbare Kapazität von 396 Wh erzielen. Verfügbar ist sie voraussichtlich ab dem zweiten Quartal 2021.
Als zweite Version gibt es eine Zelle mit 226 Ah und einer Energiedichte von 240 Wh/kg, die voraussichtlich ab dem vierten Quartal 2021 verfügbar sein wird. Bei dieser Ausführung handelt es sich um das Svolt-eigene Zellformat L6 (21,5 mm x 574 mm x 118 mm). L-Zellen sind lange Batteriezellen in dünner, prismatischer Ausführung mit seitlich positionierten Elektroden und Entgasungsventilen.
Preiswerter als vergleichbare Produkte
Kobalt gehört zu den teuersten und umstrittensten Kathodenelementen. Indem Svolt auf das Schwermetall verzichtet und zusätzlich den Nickelgehalt senkt, werden die neuen Batterien nachhaltiger sowie rund fünf Prozent preiswerter als klassische Hochnickelbatteriezellen. Laut dem Hersteller eignen sie sich dadurch vor allem für den breiten Mittelklassemarkt. Gleichzeitig erreichen die Produkte eine Energiedichte, die nur knapp fünf Prozent unter der von vergleichbaren NCM-Batteriezellen liegen soll.
„Eingesetzt werden sollen unsere kobaltfreien Batteriezellen unter anderem in einem Elektrofahrzeug von Great Wall Motors, das bereits ab Juli 2021 auf dem chinesischen Markt verfügbar sein wird“, sagt Maxim Hantsch-Kramskoj, Vice President Sales & Marketing bei Svolt Europe. „Doch auch über die Grenzen Chinas hinaus ist das Interesse an der neuen Batterietechnologie groß.“
Die NMX-Batteriezellen bestehen zu 75 Prozent aus Nickel und zu 25 Prozent aus Mangan und werden über eigens entwickelte Doping- und Coating-Prozesse stabilisiert. So erreichen sie laut Svolt eine höhere thermische Stabilität sowie Gesamtsicherheit als NCM-Zellen.
Langsamere Batteriealterung
Durch die neue Technologie konnte Svolt zudem die Zyklen- und die kalendarische Alterung der NMX-Zellen verbessern. Erreicht werden sollen somit unter anderem über 2.500 Ladezyklen. Die lange Lebensdauer erzielt Svolt dabei mit einem eigens entwickelten Kathodenmaterial: einem Einzelkristall mit einer hauchdünnen Oberflächenbeschichtung („Nano-Coating“), die aus nur wenigen Hundert Molekülen besteht.
Innerhalb der Batteriezelle reduziert der Einzelkristall eine der Hauptursachen für die Alterung von E-Fahrzeug-Batterien: die Entstehung von Mikrorissen sowie -brüchen im aktiven Kathodenmaterial und damit den Verschleiß der Zelle. Gleichzeitig schützt die Beschichtung die Oberfläche des eingesetzten Kathodenmaterials vor Nebenreaktionen mit dem Elektrolyten. So verlangsamt sich die Zellalterung erheblich.
Darüber hinaus setzt Svolt auf ein ergänzendes Dotierungsverfahren („Doping“). Hierbei werden Fremdatome, das sogenannte Dotierungsmaterial, in das Kathodenmaterial eingebracht und dort positioniert. Der Prozess soll die Zellen nicht nur stabilisieren, sondern auch die Beweglichkeit der Lithium-Ionen in der Kathode sowie die Leitfähigkeit – und damit die Leistung der Batterie – steigern.
Abgesehen von den 115- und 226-Ah-Varianten sind bereits weitere Ausführungen in Planung.
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