Silizium: 10x mehr Batterie-Kapazität? Dr. Marcel Neubert (NorcSi)

Geladen - der Batteriepodcast

Neues Herstellungsverfahren für Anoden

Wir sprechen heute mit dem Startup NorcSi aus Halle (Saale). Das sachsen-anhaltinische Unternehmen entwickelt seit einigen Jahren ein eigenes Herstellungsverfahren, das die Produktion von "100%-igen" Siliziumanoden ermöglicht. Dabei wird das verwendete Graphit am Minuspol der Batteriezelle komplett durch Silizium ersetzt.

Schon lange wird in der Batteriezellforschung an siliziumhaltigem Graphit geforscht. Deshalb haben Produzenten wie StoreDot, Amprius oder ProLogium längst angekündigt, Silizium nun vermehrt in ihren Zellen zu verwenden. Und dafür gibt es gute Gründe:

• Silizium verspricht 10x mehr Kapazität als Graphit (theoretisch)
• siliziumhaltige Batterien können schneller aufladen
• Silizium ist als Rohstoff völlig unbedenklich und verfügbar
• Zellen könnten viel kostengünstiger sein

Dem gegenüber stehen große Probleme, die bisher noch kein Entwicklungsteam allumfassend lösen konnte:

• sehr starke Volumenausdehnung des Minuspols beim Auf- und Entladen
• Aufbrechen der Grenzschichten
• sehr aufwändig herstellbare und kostenintensive Silizium-Nanostruktur
• wenig Lebensdauer

Unser Podcastgast Dr. Marcel Neubert stellt einen denkbar einfachen Lösungsweg vor. Bei NorcSi wird ein spektakulär simples Verfahren angewendet: Nach der Beschichtung von Silizium auf den Kupferableiter wird das Aktivmaterial für wenige Millisekunden ultrahoch erhitzt. Dadurch entstehen erstarrte Kupfer-Dendriten innerhalb des Siliziums. Diese führen zu einer porösen Nanostruktur, die fast optimale Eigenschaften zurücklässt - und zudem eine glatte Oberfläche an der SEI-Grenzschicht gewährleistet.

Die Anode von NorcSi kann somit viel besser "atmen" als die von vergleichbaren Herstellern - sich also in Volumen ausdehnen und wieder zusammenziehen, ohne Strukturschäden zu erzeugen. NorcSi hält zu diesem Verfahren aktuell 11 Patente (ca. 70 Patentanmeldungen).

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Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).