Batterien
Metallisierte Folienstromkollektoren in Batterien verbessern die Sicherheit und reduzieren das Gewicht
Die zunehmende Einführung von Elektrofahrzeugen, erneuerbaren Energien und die Verbreitung von Unterhaltungselektronik treibt die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien voran. Herkömmliche Konstruktionen weisen jedoch bekannte Sicherheitsprobleme durch Überhitzung auf. Dies kann bei Lithium-Ionen-Batterien auftreten, wenn die Innentemperatur und der Innendruck durch einen elektrischen Kurzschluss aufgrund von Herstellungsfehlern oder durch mechanische Beschädigungen ansteigen, was in vielen Fällen zu einem Brand bzw. einer Explosion geführt hat.
Metallisierte Kunststofffolie als Ersatz für herkömmliche Metallfolien-Stromkollektoren ist eine von der Soteria Battery Innovation Group patentierte Innovation, um die Sicherheitsherausforderungen anzugehen. Dies ist im Konzept der Selbstheilungsfähigkeit von Metallfilmkondensatoren sehr ähnlich.
Das Konzept einer beidseitig mit Metall beschichteten Polymerfolie ermöglicht neue Designziele erfolgreich umzusetzen. Zum einen lässt sich die spezifische Leistungsdichte der Batterie weiter steigern und die Zelle wird zudem eigensicher gegenüber der Entflammbarkeit im Kurzschlussfall. Zur Zeit sind Elektroden in Kupfer und Aluminium in der Beprobung. Die Schichtdicken sind 20x dicker als für Bedampfungstechnik üblich und liegen im Bereich 0,5 bis 1 µm auf einem Substrat dünner 8 µm.
Soteria hat das Konzept erfolgreich validiert, indem es metallisierte Steinerfilm-Folie in aktuelle Produkte eingeführt hat, die von etablierten Li-Ionen-Batterieherstellern hergestellt werden. Es ist ein 1:1 Ersatz der Metallelektroden, die typisch 8 µm dick sind. Das bietet neben der Sicherheit auch Gewichts- und Volumenreduzierungen, die für alle Anwendungen und das Wachstum von Li-Ionen-Batterien von entscheidender Bedeutung sind. Steinerfilm ist aktives Mitglied des Soteria-Industriekonsortiums.
Das Konsortiumsmitglied SVolt Energy hat NMC 811-Zellen gebaut, die die erhöhte Sicherheit des mit Steinerfilm hergestellten Soteria-Stromkollektors mit Alu metallisierter Kunststoff-Folie gegenüber Kontrollzellen mit Standard-Aluminiumfolien demonstrieren.