Faserbasierte Lösungen gegen Rissbildung

Herkömmliche Anoden in Lithium-Ionen-Zellen bestehen aus Graphit, das Lithium mit bis zu 370 Milliampere-Stunden pro Gramm (mAh/g) speichert. Silizium bietet theoretisch mehr als das Zehnfache (4.200 mAh/g). Die Kosten sind vergleichbar mit denen von Graphit und Silizium ist weltweit verfügbar. Doch das Material dehnt sich beim Laden stark aus. Ohne Gegenmaßnahmen entstehen Risse und Abplatzungen auf der Anode, die zum Ausfall der Batterie führen können.

Hier setzt FACILE an: Die Projektpartner:innen entwickeln Silizium-Anoden auf flexiblen, elektrisch leitfähigen Vliesstoff-Trägern. Diese faserbasierte Struktur soll die Volumenänderungen des Siliziums ausgleichen und so leistungsstarke, langlebige und nachhaltige Batterien ermöglichen.

Von der Materialentwicklung bis zur Zellproduktion

Das Konsortium wird koordiniert von der centrotherm international AG. Es deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab: von der Materialentwicklung über Fertigungsprozesse bis zur Zellproduktion. Beteiligt sind das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und das International Solar Energy Research Center Konstanz (ISC Konstanz e.V.). Dazu kommen der Bereich Photovoltaik der Universität Konstanz sowie die Phoenix NonWoven GmbH & Co. KG.

Das ZSW testet die neuen Anoden zunächst in kleinen Testzellen, skaliert die Prozesse dann für große Batteriezellen, wie sie in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen. Das Institut bringt dabei jahrzehntelange Erfahrung in der Batterie-Sicherheits- und Leistungsbewertung ein.

Förderung und Perspektiven

Das Projekt „Entwicklung & Herstellung innovativer, faser- und siliziumbasierter Anodenmaterialien für leistungsfähige und nachhaltig produzierte Li-Ionen-Batterien“, kurz FACILE, läuft seit dem 1. Juli 2025. Es wird vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg mit 1,28 Millionen Euro gefördert. Bis Juni 2027 sollen die Ergebnisse vorliegen.

„FACILE zeigt, wie Industrie und Wissenschaft in Baden-Württemberg gemeinsam die gesamte Wertschöpfungskette von der Materialentwicklung bis zur Zellproduktion für Lithium-Ionen-Batterien abdecken können“, sagt Prof. Dr. Markus Hölzle, Vorstandsmitglied und Leiter des ZSW. „Das Projekt entwickelt Silizium-Anoden auf flexiblen Vliesstoff-Trägern, die die starken Volumenänderungen des Materials ausgleichen. So entstehen leistungsstarke, langlebige und nachhaltige Batterien.“

Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH