Gleich mehrere Innovationen sollen die Herstellung von Batteriezellen für E-Autos auf unserem Kontinent nachhaltiger sowie günstiger machen. Zudem wird eine um 69 Prozent höhere Energiedichte bei einem um 32 Prozent geringeren Energieverbrauch in Aussicht gestellt.
Im Vorjahr erreichten Elektroautos bei den Neuzulassungen hierzulande etwas mehr als 20 Prozent (LEADERSNET berichtete). Gründe für den stetigen Zuwachs sind ein deutlich größeres Modellangebot, alltagstaugliche Reichweiten, geringere Ladezeiten und günstigere Preise. Potenzielle Interessent:innen, die noch von einem Kauf eines reinen Stromers absehen, nennen vor allem mangelnde Lademöglichkeiten, relativ hohe Strompreise und die Anschaffungskosten als Gegenargumente. Letztere liegen vor allem an den Akkus, deren Herstellung aufgrund hoher Energiepreise, starker Materialabhängigkeit (Lithium, seltene Erden etc.) und dem Lohnniveau vor allem europäische Autobauer vor immense Herausforderungen stellt.
Passend dazu hat sich das EU-Forschungsprojekt "greenSpeed" (siehe Infobox) Lösungen der zentralen Herausforderungen der europäischen Batterieproduktion an die Fahnen geheftet. Konkret geht es dabei um hohe Energieintensität, CO₂-Emissionen und Kosten. Dabei scheint jetzt ein Durchbruch gelungen zu sein. Unter der Koordination des international tätigen Forschungszentrum Virtual Vehicle Research mit Sitz in Graz wurde ein neues Konzept zur Herstellung von Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, das auf lösungsmittelfreie Prozesse, siliziumbasierte Materialien und digitale Simulationen setzt.
Mehrere Innovationen sorgen für "Wunder-Akku"
Im Mittelpunkt steht eine neuartige Kombination aus trockener Kathodenbeschichtung, Anodentechnologie auf Siliziumbasis und KI-gestützten digitalen Zwillingen, teilten die heimischen Forscher:innen am Montag mit. Bei der Kathode kommt ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren für nickelreiche NMC-Materialien zum Einsatz, das ohne organische Lösungsmittel auskommt und energieintensive Trocknungsschritte überflüssig macht. Für die Anode wurde eine hochkapazitive Siliziumschicht direkt auf Kupferstromkollektoren abgeschieden – ohne klassische Bindemittel oder leitfähige Additive.
Diese technologischen Ansätze zielen laut Projektkonsortium darauf ab, die Energiedichte von Batteriezellen deutlich zu steigern und gleichzeitig Energieverbrauch und Produktionskosten zu senken. Konkret strebt greenSpeed eine um 69 Prozent höhere Energiedichte bei einem um 32 Prozent geringeren Energieverbrauch sowie um 21 Prozent niedrigeren Produktionskosten im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen an. Sollten sich diese Werte bestätigen und in die Serienproduktion übertragen werden können, kann man durchaus von einem "Wunder-Akku" sprechen. Denn die innovativen Zellen würden nicht nur die Reichweite von Elektroautos deutlich steigern, sondern auch ihren Preis drastisch senken. Schließlich ist die Batterie das mit Abstand teuerste Bauteil von E-Fahrzeugen.
Flankiert wurden die material- und prozessseitigen Innovationen durch umfangreiche digitale Modellierung. Digitale Zwillinge, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen dienten dazu, Zellverhalten und Fertigungsparameter frühzeitig zu simulieren und zu optimieren. Dadurch konnten experimentelle Iterationen reduziert und die Skalierbarkeit der Verfahren vorbereitet werden.
An der Lebensdauer hakt es noch
Die entwickelten Technologien wurden in ersten Demonstratorzellen validiert. Auf Laborebene konnten sowohl gestapelte Pouch-Zellen als auch Zellen mit Standardelektrolyten realisiert werden. Insbesondere das Konzept der reinen Siliziumanode zeigte vielversprechende Ergebnisse, wenngleich mit Blick auf die Lebensdauer noch Optimierungsbedarf besteht. Auf Kathodenseite gelang es, Haftung, Schichtgleichmäßigkeit und beidseitige Beschichtung deutlich zu verbessern.
Alexander Thaler, technischer Projektkoordinator bei Virtual Vehicle Research, betonte, man habe Partner:innen aus Automobilindustrie, Zuliefersektor und Forschung "um eine gemeinsame Vision versammelt: Batteriezellen, die ohne schädliche Lösungsmittel hergestellt werden und eine deutlich geringere CO₂-Bilanz aufweisen – bei gleichzeitig hoher Energiedichte und wettbewerbsfähigen Kosten". Es sei gelungen, so Thaler, "die technische Machbarkeit dieser Vision unter Beweis zu stellen und die Grundlage für einen großflächigen Einsatz in ganz Europa zu schaffen".
Weg geebnet
Auch auf organisatorischer Ebene sieht das Projekt nachhaltige Wirkung. Medina Ćustić, administrative Projektkoordinatorin, erklärte, durch die Bündelung von Know-how entlang der gesamten Batterie-Wertschöpfungskette habe man ein breites Fachpublikum erreicht. EU-finanzierte Projekte wie greenSpeed seien unerlässlich, um die Zusammenarbeit zwischen Industrie, KMUs und Forschungseinrichtungen zu stärken. Die erzielten Fortschritte würden ihrer Einschätzung nach dazu beitragen, den Übergang zu einer nachhaltigeren und wettbewerbsfähigeren Batterieproduktion in Europa zu beschleunigen.
Mit dem Projektabschluss im Dezember 2025 wurden die Kerntechnologien von einem frühen Forschungsstadium auf ein Entwicklungsniveau von rund TRL 5 bis 6 gehoben. Damit rückt eine skalierbare, emissionsarme Batterieherstellung ohne Lösungsmittel in greifbare Nähe. greenSpeed leistet somit einen Beitrag zu resilienteren europäischen Lieferketten und zu den Klima- und Energiezielen der EU.
greenSpeed startete im Juli 2022 im Rahmen von "Horizon Europe" und vereinte über 42 Monate hinweg elf Partner aus fünf Ländern – darunter Industrieunternehmen, KMUs und Forschungseinrichtungen. Ziel war es, Produktionsverfahren zu entwickeln, die sowohl ökologisch als auch ökonomisch tragfähig sind und Europa im internationalen Wettbewerb stärken.
greenSpeed startete im Juli 2022 im Rahmen von "Horizon Europe" und vereinte über 42 Monate hinweg elf Partner aus fünf Ländern – darunter Industrieunternehmen, KMUs und Forschungseinrichtungen. Ziel war es, Produktionsverfahren zu entwickeln, die sowohl ökologisch als auch ökonomisch tragfähig sind und Europa im internationalen Wettbewerb stärken.
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