Anfang des Jahres gab das finnische Start-up Donut Lab offiziell die Einführung der weltweit ersten Festkörperbatterie bekannt, die für die kommerzielle Massenproduktion bereit ist. Die Spezifikationen dieser Batterie sind explosiv: Die Energiedichte erreicht 400 Wh/kg, sie kann in 5 Minuten vollständig aufgeladen werden und die Anzahl der Lade- und Entladezyklen beträgt bis zu 100.000 Mal, was weit über der „5.000-Obergrenze“ herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien liegt. Im Extrembereich von -30 °C bis 100 °C beträgt die Kapazitätserhaltungsrate immer noch über 99 % und die Ladeeffizienz wird nicht durch die Temperatur beeinflusst.
Kürzlich wurde die Festkörperbatterie vom VTT Technology Research Center, einer staatlichen finnischen Forschungseinrichtung, unabhängig getestet, und die Ergebnisse zeigten:
11C-Rate + Doppelstrahler: Die Batteriezelle wird in 4,5 Minuten auf 80 % aufgeladen und die Oberflächentemperatur steigt von 26,5 °C auf eine Spitzentemperatur von 63 °C; 5C-Rate + einzelner Heizkörper: Die Batteriezelle ist vollständig geladen und die Temperatur steigt von 27°C auf 61,5°C; 5C-Rate + Doppelkühler: Die Starttemperatur beträgt 23,4°C und die Spitzentemperatur beträgt nur 47°C.
Berichten zufolge nutzt diese Festkörperbatterie einen Festkörperelektrolyten mit hoher Ionenleitfähigkeit und eine spezielle Elektrodenstruktur, um eine extreme Laderate von 11 °C zu erreichen, wodurch der Widerspruch zwischen schnellem Laden und Kapazitätsverlust von Festkörperbatterien gelöst wird.
Selbst beim Schnellladen bei 11 °C beträgt die maximale Batterieoberflächentemperatur nur 63 °C, was weit unter der thermischen Instabilitätsschwelle von Lithiumbatterien (normalerweise > 100 °C) liegt, und die Konfiguration mit zwei Kühlern kann die Temperatur weiter auf 47 °C senken und so die Sicherheitsstandards von Fahrzeugen erfüllen.
Darüber hinaus ist das komplexe Kühlsystem und die Druckhaltevorrichtung herkömmlicher Lithiumbatterien nicht erforderlich, was die Komplexität und Kosten des Batteriepackdesigns erheblich reduziert und gleichzeitig die Sicherheit erhöht.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass im Test mit 11 °C + nur einem einzelnen Kühler (die Konfiguration, die dem minimalistischen Wärmemanagement am nächsten kommt) die Oberflächentemperatur der Zelle die Sicherheitsabschaltschwelle von 90 °C erreichte und VTT gezwungen war, den Test zu unterbrechen. Nach vierminütiger Abkühlung befestigten die Forscher die Zelle fester am Kühler, um die Wärmeleitung zu verbessern, und der Test wurde erneut gestartet.
Berichten zufolge ist der 90°C-Auslöseschutz dieses Mal von entscheidender Bedeutung. Donut Lab hat zuvor darauf hingewiesen, dass dieser Akku keine aktive Kühlung benötigt, aber unter 11 °C Schnellladung reicht selbst ein passives Wärmemanagement mit einem einzelnen Kühler offensichtlich nicht aus. In realen Fahrzeugszenarien erfordert das kontinuierliche 11-C-Schnellladen zwangsläufig ein bestimmtes Wärmemanagementdesign.
Dem Plan zufolge sollen die Festkörperbatterien von Donut Lab im ersten Quartal dieses Jahres erstmals für das Elektromotorrad Verge TS Pro kommerzialisiert werden. Das Unternehmen hat eine Zusammenarbeit mit einer Reihe von Automobilherstellern ausgehandelt, um im Jahr 2027 eine Massenproduktion auf Automobilniveau zu erreichen.
