Siliciumreiche Anoden für mehr Reichweite und mehr Ladetempo

Siliciumreiche Anoden gehören zu den aussichtsreichsten Zukunftstechnologien in Sachen Elektroauto-Batterie. Beimengungen von Silicium in der negativen Elektrode sollen die Reichweite steigern und höhere Ladegeschwindigkeiten ermöglichen.

Zwei Startup-Unternehmen gehören zu den Protagonisten der neuen Technik: Group14 Technologies und Sila Nanotechnologies. Group14 meldete vor einigen Tagen, dass sie mit dem Bau einer Produktionswerks für ihr SCC55-Silicium-Kohlenstoff-Pulver begonnen hat. Das Werk in Moses Lake (Bundesstaat Washington) soll Anodenmaterial für bis zu 200.000 Elektroautos produzieren; perspektivisch könnte die Produktion verdreifacht werden. Die Eröffnung der Fabrik ist für das Jahr 2024 geplant.

Porsche hat sich an der Firma beteiligt; das Unternehmen soll auch zu den ersten Kunden gehören, berichtet Reuters. Dabei geht es Porsche offenbar vor allem um das schnelle Laden, wie Markenchef Oliver Blume beim VW Power Day 2020 sagte.

Ein zweites Werk für das siliciumreiche Anodenmaterial soll in Korea entstehen. Er wird von Group14 zusammen mit dem koreanischen Batteriehersteller SK gebaut und soll noch in diesem Jahr eröffnet werden.

Der zweite Siliciumanoden-Spezialist, Sila Nano, baut ebenfalls an einem Werk in Moses Lake, das 2024 eröffnet werden soll. Das dort produzierte Titan-Silicium-Nanokomposit-Material soll zuerst im Mercedes EQG (Titelbild) zum Einsatz kommen, wie Mercedes bereits angekündigt hat. Die Technik soll in einer optional verfügbaren Batterie ab 2025 angeboten werden. 

Das Material soll zehnmal mehr Ladung speichern können als Graphit. So soll die Reichweite von Elektroautos um 20 Prozent gesteigert werden können. Außerdem soll man einen Akku mit diesen Anoden in nur 20 Minuten von 10 auf 80 Prozent aufladen können, so Sila. 

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Nicht nur Group14 und Sila arbeiten an siliciumreichen Anoden. Auch Tesla sprach schon bei seinem Battery Day 2020 über die Vorteile der Technik. OneD Battery Sciences entwickelt ebenfalls solche Materialien und arbeitet dabei mit General Motors zusammen, wie Bloomberg berichtet.

Je mehr Silicium, desto größer die gravimetrische Energiedichte - allerdings nimmt das Volumen im voll geladenen Zustand deutlich zu

Heute bestehen die negativen Elektroden von gängigen Akkus größtenteils aus Graphit. Mit Silicium-Anteilen lässt sich die gravimetrische Energiedichte (also die pro Gramm speicherbare elektrische Ladung) steigern. Die Energiedichte pro Volumeneinheit nimmt allerdings ab, das heißt, das Material dehnt sich beim Laden immer stärker aus. Das ist auch der Grund dafür, dass sich die Langlebigkeit der Anode verschlechtert – Risse können sich bilden.

Etwa drei Prozent Silicium sind derzeit schon Stand der Technik; doch dieser Anteil wird in den nächsten Jahren wohl steigen. Bis Silicium den Kohlenstoff als Hauptmaterial in der Anode verdrängen wird, dürften aber noch mehr als zehn Jahre vergehen, glaubt Sila-Chef Gene Berdichevsky.