6. März 2024

Hohe Performance bei tiefen Temperaturen - Batterie soll herausragende Wintertauglichkeit zeigen

Der Feststoffakku des Bonner Unternehmens HPB soll auch bei extremer Kälte eine ausgezeichnete Performance zeigen. Dies ermöglicht Anwendungen, die für herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus nicht oder nur durch den Einsatz von Heizgeräten möglich sind.

Batterietechnik
© HPB

Batteriespeicher sind ein unverzichtbarer Schlüssel zur Energiewende. Allerdings stoßen heute verfügbaren Technologien häufig an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit, wenn die Temperaturen in den Minusbereich sinken. Dies ist eine wesentliche Einschränkung für den Einsatz von Akkus in der Elektromobilität wie auch bei stationären Anwendungen: denn Kälteempfindlichkeit von Batterien bedingt zusätzlichen Aufwand in Form von Heizung und Isolierung, schränkt mögliche Standorte ein oder macht den Einsatz von Batteriespeichersystemen gänzlich unmöglich.

Der HPB Feststoffakku soll hier neue Maßstäbe in Sachen Kältetoleranz von Batterien setzen. Aktuelle Messergebnisse zeigen, dass selbst bei extremer Kälte noch ein großer Teil der Kapazität nutzbar ist - bei einer robusten Entladerate von 1 C (vollständiges Entladen in nur einer Stunde). Konkret lässt sich im Vergleich zur Raumtemperatur selbst bei -20 °C noch weit über 90 Prozent der Kapazität nutzen. Selbst bei -40 °C zeigen Messungen der Entladekapazität des Feststoffakkus, dass auch hier noch weit mehr als die Hälfte der Kapazität entnehmbar ist (ca. 60 Prozent der Kapazität bei Raumtemperatur). Diese Werte sind deutlich besser als bei herkömmlichen Batterien, die bei niedrigen Temperaturen entweder nur mit großen Kapazitätsverlusten oder mit einem externen Heizsystem betrieben werden können; oder gegenüber Batterien, die durch Additive für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen optimiert sind, dadurch jedoch erhebliche Nachteile beim Betrieb bei normalen Temperaturen aufweisen.

Möglich wurde dies durch den patentierten HPB Festionenleiter. Dieser lässt sich durch ein Drop-in-Produktionsverfahren direkt in der Zelle bilden, was die Probleme bisheriger Herstellungsverfahren für All-Solid-State-Batterien überwindet und den HPB-Akku nach Angaben des Unternehmens schon heute reif für die Serienproduktion sein.

Insbesondere im Bereich der E-Mobilität ist die praktische Bedeutung kältetoleranter Batterien ein nicht zu unterschätzender Aspekt. Autos, LKWs, E-Bikes und andere mobile Anwendungen sind den Außentemperaturen unmittelbar ausgesetzt. Diese können in vielen Weltregionen monatelang sehr niedrig sein. Ähnliches gilt jedoch auch für stationäre Batterien: Während diese bisher oft in kälte-geschützten Bereichen eingesetzt wurden (z. B. als Heimspeicher im Keller von Wohnhäusern), sorgt ihr Einsatz in kälteempfindlichen Bereichen für größere Freiheitsgrade: Batterien für die Ladeinfrastruktur oder als Pufferspeicher für Windkraft- oder Solaranlagen sind Beispiele hierfür. In all diesen Bereichen ist die Kältetoleranz ein entscheidender Vorteil, der den Einsatz von Batterien bequemer, wirtschaftlicher oder überhaupt erst möglich macht.

Unser Fazit

Wir sind gespannt darauf, wie es beim Unternehmen weitergeht. Die Messwerte deuten darauf hin, dass der HPB Feststoffakku tatsächlich ein wichtiger Bestandteil der elektrischen Transformation sein könnte. Oft ist es jedoch herausfordernd, positive Forschungsergebnisse in großem Maßstab zu skalieren und sie erfolgreich zu kommerzialisieren.

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