Ipari és tudományos szereplők közös fejlesztésével készülnek új szilíciumalapú anódok. A cél az energiasűrűség jelentős növelése és a gyártási folyamatok finomítása.
A lítiumion-akkumulátorok energiasűrűségének növelésére létrejött FACILE kutatási projekt négy Baden-Württembergben működő partner részvételével indult el, köztük a Napenergia- és Hidrogénkutató Központtal (ZSW).
A cél, hogy innovatív, szilíciumalapú anódok fejlesztésével növeljék a lítiumion-akkumulátorok energiatartalmát. A konzorcium már bevált nemszőtt (pl. tűzés, vízsugaras eljárás, hőkötés) és papírgyártási folyamatokat kapcsol össze a félvezető- és fotovoltaikus ipar fejlett bevonattechnológiáival.
A partnerek akár 250 százalékkal növelnék az anód gyakorlati energiasűrűségét, és javítani szeretnék az akkumulátorok környezeti lábnyomát.
A Baden-Württembergi Gazdasági, Munkaügyi és Turisztikai Minisztérium 1,28 millió euróval támogatja a 2025. július 1-jén indult, 24 hónapos projektet, amely 2027. június 30-án zárul.
Markus Hölzle professzor, a ZSW ulmi vezetője szerint rugalmas nemszőtt hordozóra fejlesztenek szilícium-anódokat, amelyek „kiegyenlítik az anyag jelentős térfogatváltozásait, így nagy teljesítményű, tartós, fenntartható akkumulátorok jönnek”.
Amíg a hagyományos, grafitból készült anódok grammonként legfeljebb 370 milliamperórát képesek tárolni, a szilíciumból készült társaik elméletben akár 4200 milliamperóra tárolására is alkalmasak. Mindeközben a két anyag költségei hasonlóak, a szilícium ráadásul világszerte bőségesen hozzáférhető.
A projekt partnerei 250 százalékkal szeretnék növelni az anód tényleges energiasűrűségét, hogy elérjék legalább az 1000 milliamperórás grammonkénti kapacitást.
A szilícium töltés és kisütés ugyanakkor jelentős térfogatváltozást mutat, ami repedéseket és leválást okozhat az anódon. A FACILE ennek kezelésére szálalapú, elektromosan vezető nemszőtt hordozót alkalmaz, amely rugalmas szerkezetével képes alkalmazkodni ezekhez a változásokhoz.
Az így létrejövő kompozitanyag magas teljesítményt, hosszú élettartamot és fenntarthatóságot egyesít.
A ZSW kutatói először kis tesztcellákban próbálták ki a projekt keretében készült szálalapú szilícium-anódokat. Ezt követően azt fogják elemezni, hogy hogyan finomítsák és skálázzák fel a gyártási folyamatokat a nagyobb akkumulátorcellák előállításához.
Az intézet egyébként több kísérleti cellagyártó üzemmel rendelkezik, köztük egy üzemszerű kutatási gyártósorral, ahol akár 100 amperórás lítiumion-cellákat készítenek. Ez a gyártósor 2014 óta működik a ZSW-nél, amely 1998 óta végez akkumulátor-biztonsági és teljesítményvizsgálatokat.
A projekt minden kulcsfontosságú lépést tartalmaz: új anódanyagok fejlesztése, gyártási folyamatok kidolgozása, berendezésfejlesztés, anyagvizsgálat, módszerfejlesztés és akkumulátorcella-gyártás. A partnerek saját szaktudásuk alapján választják ki és optimalizálják a folyamatokat – sorolja a ZSW közleménye.
A projekt koordinátora a blaubeureni centrotherm international AG, amely szilíciumrétegek felhordására szolgáló, nagy áteresztőképességű rendszert fejleszt szálas anyagokra.
A speciális nemszőtt anyagokat a Phoenix NonWoven GmbH & Co. KG fejleszti, illetve szállítja, a nemszőtt anyag és a rézfólia kapcsolatát az ISC Konstanz vizsgálja, míg az anyagelemzéseket a Konstanzi Egyetem fotovoltaikus kutatórészlege végzi.
Címlapkép: ZSW
Kutatás-fejlesztési projektet indít Magyarországon a Gentherm, az autók utastéri hőmérsékletszabályozásának amerikai specialistája.
A friss rendszerterhelési csúcs több mint 500 MW-tal haladta meg a 2025-ben regisztrált rekordigényt.