Batterien für Elektrofahrzeuge ohne Kobalt
In Spanien wurde die erste kobaltfreie Lithium-Ionen-Batterie im Großformat für Elektrofahrzeuge konzipiert. Der Batterieprototyp wurde am Katalonien Institut für Energieforschung (IREC) in Zusammenarbeit mit CIDETEC Energy Storage, Spanien, und weiteren 17 europäischen Partnern entwickelt und ist das Ergebnis der Forschung im Rahmen des EU-finanzierten Projekts COBRA.
Kobaltbedarf eliminieren
Das einzigartige Merkmal des Prototyps ist, dass bei der Fertigung kein Kobalt verwendet wurde. Kobalt ist ein kritischer Rohstoff für Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge, dabei jedoch extrem toxisch, umweltschädlich und kostspielig. Zudem schwanken die Preise durch Störungen der Lieferkette und geopolitische Faktoren erheblich. Auch der Kobaltbergbau steht aufgrund von Menschenrechtsverletzungen und unsicheren Arbeitsbedingungen in Verruf, insbesondere in der Demokratischen Republik Kongo, dem weltweit größten Kobaltförderer, der über 70 % des Rohstoffs liefert. „Durch Kobalt sind die Batterien haltbarer und laden schneller“, erklärt der leitende Forscher Jordi Jacas vom COBRA-Projektträger, dem IREC, in einer Pressemitteilung. Laut Jacas sind die Bemühungen, dieses „teure, toxische Metall, dessen Lieferung von Afrika abhängig ist,“ eine riesige Herausforderung. Die kobaltfreie Kathodenzusammensetzung von COBRA ist ein Schritt auf dem Weg zu künftigen Batterien, die „auf Marktniveau voll wettbewerbsfähig“ sind. Die technologische Reife des Batterieprototyps – aktuell in vorkommerzieller Phase – ist derzeit zwischen dem Technologie-Reifegrad (TRL) 5 und 6 angesiedelt. TRL 5 bedeutet, dass die Technologien validiert sind, bei TRL 6 sind sie bereits in einer industriell relevanten Umgebung vorgeführt worden. Sobald die Technologie erfolgreich in einer Betriebsumgebung eingesetzt wurde, ist TRL 9 erreicht. Iratxe de Meatza, eine Teamleiterin bei CIDETEC Energy Storage, kommentierte in der COBRA-Pressemitteilung, dass mit den Projektergebnissen der Übergang von kobaltfreien Kathodenmaterialien „vom Labor in Zellen auf halbindustriellem Maßstab“ möglich ist. Dadurch kann die Leistung „unter realistischeren Bedingungen“ analysiert werden, um die „Ladeleistung und Zyklierbarkeit“ des Prototyps auszubessern.
Mehr Nachhaltigkeit, Sicherheit und Effizienz
Das Team forschte zu den Komponenten der einzelnen Batterien, um diese zu optimieren. Dabei entdeckten die Forschenden neue Elektrodenformulierungen mit „Altsilikon aus Solarpaneelen“. Somit entspricht die Prototyptechnologie den europäischen Recycling- und Nachhaltigkeitszielen. Nach Angaben der Projektleitung am IREC erreicht das Team bereits eine Recyclingquote „von 90 bis 95 % für die Komponenten, aus denen die Zelle besteht“. Gleichzeitig arbeiten die Partner an der Sicherheit entlang der gesamten Wertschöpfungskette, indem die Komponenten, die elektrochemischen Zellen, die Kontrollsysteme mit Sensoren und die Endmontage des Batteriesatzes weiterentwickelt werden. Zusätzlich wird die Batterie für mehr Sicherheit und Effizienz um ein Kontrollsystem mit drahtloser Kommunikation, fortschrittlichen Sensoren und ausgefeilten Algorithmen erweitert. Der Batterieprototyp aus dem Projekt COBRA (CObalt-free Batteries for FutuRe Automotive Applications) wird voraussichtlich mittelfristig Marktniveau erreichen. Weitere Informationen: COBRA-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
COBRA, Kobalt, Lithium, Lithium-Ionen, Batterie, Elektrofahrzeug, Batterie für Elektrofahrzeuge
