„Lanxess bietet zahlreiche Produkte und Materialien entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batterien an“, erklärt Dr. Wolfgang Ebenbeck, Experte für Elektromobilität und Batteriematerialien in der Unternehmensentwicklung. „Unser Produktportfolio reicht von Rohstoffen zur Synthese von Lithium-Chemikalien über Flammschutzmittel und Hilfsstoffe zur Gewinnung hochreiner Nickel- und Cobaltverbindungen für Kathodenmaterialien bis hin zu Hightech-Polyamiden und -Polyestern für Bauteile der Batterie und des elektrischen Antriebsstrangs.“ In einem Film stellt Lanxess an seinem Stand die Anwendungen vor, die mit diesen Materialien in modernen Lithium-Ionen-Batterien umsetzbar sind.
Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Verbrennungsmotoren
Der Trend zur Elektromobilität treibt die Investitionen in die Massenproduktion von Lithium-Ionen-Batterien stark an. Allein in Europa ist bis zum Jahr 2025 der Aufbau von Batteriezellfabriken mit einer Jahresproduktionskapazität von über 100 GWh geplant. Laut einer Prognose der P3 Group beim Battery Experts Forum im April 2019 werden im Jahr 2020 die Kosten für Lithium-Ionen-Batteriesysteme so weit gefallen sein, dass batteriebetriebene Fahrzeuge gegenüber ihren Pendants mit Verbrennungsmotoren wettbewerbsfähig sind.
Einsatzpotenziale von Thermoplasten in Batterien
Lanxess hat für Bauteile der Lithium-Ionen-Batterie, des elektrischen Antriebsstrangs und der Ladeinfrastruktur Polyamide und Polybutylenterephthalate der Marken Durethan und Pocan entwickelt. „Die Battery Show ist die ideale Gelegenheit für uns, mit internationalen Batterieherstellern direkt in Kontakt zu treten und ihnen die Vorteile unserer Thermoplaste etwa im Hinblick auf Kostenreduktion, Funktionsintegration, Flammwidrigkeit, Wärmeleitung und Leichtbau zu demonstrieren“, erklärt Dr. Anika van Aaken, Spezialistin im e-Powertrain-Team des Lanxess-Geschäftsbereichs High Performance Materials.
Potenzielle Batterie-Anwendungen der Thermoplaste sind etwa:
Modulabdeckungen und -trenner
Hochvolt-Konnektoren
Gehäuseteile von Steuergeräten
Zellhalter
Spacer
Endplatten von Modulen
Medienleitungen
Ein Beispiel einer Materialinnovation für Batterien ist das leichtfließende, mit 45 Prozent Glasfasern verstärkte Durethan BKV45FN04. Das halogenfrei flammgeschützte Polyamid 6 besteht den UL-94-Flammwidrigkeitstest der US-Prüfinstituts Underwriters Laboratories mit der Klassifizierung V-0 (0,4 mm) und soll auch bei hohen elektrischen Spannungen kriechstromfest sein. Wegen seiner Steifigkeit und Festigkeit eignet es sich besonders zur Fertigung von Strukturbauteilen für die Batterie wie etwa Zellrahmen und Endplatten. Außerdem bietet es sich für Hochvoltstecker an.
Leistung und Kapazität steigern
Besonders in den Zellen, dem Herzstück von Lithium-Ionen-Akkus, tragen Materialien von Lanxess direkt oder indirekt dazu bei, dass die Batterien leistungsfähiger werden. Beispielsweise sind die Eisenoxid-Pigmente Bayoxide E B ein Ausgangsstoff im carbothermischen Reduktionsverfahren zur Herstellung von Lithium-Eisen-Phosphat (LFP). Dieses Aktivmaterial für die Kathode zeichnet sich durch eine hohe Lebensdauer aus und ermöglicht unter anderem das schnelle Laden der Batterie bei hohen Ladeströmen.
Die Kapazitäten der Batterien und Zahl der Ladezyklen sollen sich mithilfe von Rhenofit CNT-4 steigern lassen. Dahinter verbergen sich Dispersionen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die sowohl in Kathoden als auch Anoden zum Einsatz kommen.
Ionenaustauscherharze der Marke Lewatit bewähren sich laut Lanxess schon länger in der Extraktion und Gewinnung von batteriefähigem Nickel und Cobalt sowie zur Aufreinigung von hochreinem Lithium. Diese drei Metalle sind wichtiger Bestandteil von Kathodenmaterialien, wie sie in Batterien für heutige Elektrofahrzeuge verwendet werden.
Rohstoffe für Elektrolyte
Lanxess ist einer der großen Hersteller von Flusssäure und Phosphortrichlorid. Bei ihnen handelt es sich um zwei wichtige Ausgangsstoffe für Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), das sich als Standard-Leitsalz in Elektrolyten für Lithium-Ionen-Zellen etabliert hat. „Durch den massiven Aufbau von Produktionskapazitäten für Lithium-Ionen-Batterien in Europa wird auch der Bedarf an dieser Elektrolytkomponente stark zunehmen“, sagt Ebenbeck. So könne Lanxess die Versorgung einer LiPF6- und Elektrolytherstellung in Europa mit beiden Ausgangsstoffen sicherstellen.
Gewinnung von batteriefähigem Lithium
Lanxess sieht sich auch hinsichtlich der weltweit steigenden Nachfrage nach Lithium für Batteriechemikalien gut aufgestellt. Geplant ist eine Kooperation mit dem kanadischen Unternehmen Standard Lithium zur kommerziellen Gewinnung von batteriefähigem Lithium aus der Sole, die Lanxess in den USA fördert, um daraus Bromprodukte herzustellen.
Die Firma Standard Lithium bringt dabei ein Verfahren zur Extraktion von hochreinem Lithium direkt aus Solen ein. Derzeit wird die technische und wirtschaftliche Machbarkeit des Projekts geprüft.
Lanxess auf der Battery Show Europe: Halle 1, Stand 1081
