Swiss Clean Battery AG
Gründung der ersten Gigafactory zur Serienproduktion von Feststoffakkus
In mehr als 30 Jahren Grundlagenforschung wurde der Festionenleiter bei der High Performance Battery Holding AG, der 100% Muttergesellschaft der High Performance Battery Technologie GmbH, entwickelt. Die SCB AG ist der erste Lizenznehmer zur Produktion des Feststoffakkus.
Werden Sie mit uns ein essentieller Teil der Energiewende und helfen mit, den weltweiten steigenden Energiebedarf zu decken.
Proof of Concept
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Proof of Concept Forschung
30 Jahre Grundlagenforschung in der Musterzelle geleistet
In mehr als 30 Jahren Grundlagenforschung wurde eine Vorläufertechnologie erfolgreich entwickelt, die noch einen flüssigen anorganischen Elektrolyten enthält. Diese Zellen zeigen mit ca. 50.000 Zyklen bereits eine extreme Lebensdauer. Eine industrielle Fertigung wurde umgesetzt und ein Container zur Netzstabilisierung ausgeliefert und erfolgreich in Betrieb genommen. Die Umwandlung dieses flüssigen Elektrolyten in einen Festionenleiter innerhalb der Zelle ist die zweite wegweisende Innovation der HPB AG.
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Proof of Concept Entwicklung
Der Festionenleiter wurde in Musterzellen vermessen und charakterisiert.
Auf dem Battery Day der EMPA im August 2022 wurde der Festionenleiter erstmals einem interessierten Fachpublikum vorgestellt.
SCB arbeitet mit einem Feststoffionenleiter, der flüssig in die Zelle eingefüllt wird, und dann innerhalb der Zelle entsteht (ähnlich einem „Mehrkomponentenkleber“). Daher hat SCB nicht die „klassischen Probleme“ der anderen Feststoffakku- Produzenten mit modularer Bauweise, bei denen „physikalische Module“ von aussen in die Zelle eingeführt werden.
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Proof of Concept Produktion
Nutzung etablierter Produktionsverfahren zur Herstellung von klassischen Akkus mit flüssigem Elektrolyten.
Die Herstellverfahren für Batterien mit flüssigen Elektrolyten sind vielfältig erprobt und ausgereift. Die Chemie unseres Festionenleiters erlaubt eine Herstellung des Festionenleiters innerhalb der Batteriezelle und kann auf die Produktionsverfahren für Akkus mit flüssigem Elektrolyten zurückgreifen. Dies reduziert erheblich die Umsetzungsrisiken „vom Labor zur Produktion“ gegenüber anderen Feststoffakku-Vorhaben und macht unsere Technologie zu einer attraktiven Investition.
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Ein neuer
Zwischenspeicher
Die Energiewende weltweit braucht effiziente Speicher Technologien. In Deutschland hat die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien (vor allem Wind und Sonne) die klassische Stromproduktion aus fossilen Energien (vor allem Kohle, Gas und Uran) überholt. Damit die Stromproduktion auf fossile Energieträger langfristig verzichten kann, brauchen Stromproduzenten, Netzbetreiber und Verbraucher Zwischenspeicher.
Die fünfte Batteriegeneration:
- 1880 Blei-Säure
- 1900 Nickel-Cadmium
- 1980 Nickel-Metallhydrid
- 1990 Lithium-Ionen
- 2018 Feststoffakku der HPB AG
Alleine in Deutschland beträgt nach aktuellen Berechnungen der Bedarf an Pufferspeichern 11,3 TWh. Um diesen immensen Bedarf nur einmalig mit Batterien zu decken, müssten etwa 87 Gigafactories mit einer Jahresproduktion von jeweils 5 GWh mehr als 25 Jahre lang Akkus produzieren. Erst damit wäre bis 2050 der vollständige Ausstieg aus fossilen Energien in Deutschland möglich.
Als neue Grundlagentechnologie leistet unser Feststoffakku hierzu einen wichtigen Beitrag. Die Kombination seiner Eigenschaften ist ein „Game Changer" und Erfolgsfaktor für das Gelingen der Energiewende. Die Eigenschaften des Elektrolyten wurden bereits von unabhängigen Forschungsinstituten bestätigt. Die Vorläufertechnologie, die Prof. Dr. Günther Hambitzer noch auf flüssiger Basis maßgeblich entwickelt hat, hat bis heute mehr als 50.000 Ladezyklen erfolgreich absolviert und befindet sich seit 2017 im Einsatz zur Netzstabilisierung in den USA.
Die Deckschicht macht den Unterschied: Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus altern, weil auf ihren Anoden durch Laden und Entladen eine Deckschicht entsteht. Diese wächst über Zeit und mit jedem Gebrauch, sogar umso schneller, je intensiver die Batterie genutzt wird. Dieses Wachsen der Deckschicht verbraucht Kapazität und erhöht den Innenwiderstand, die Leistung des Akkus nimmt ab.
Bei unserer innovativen Batterietechnologie bildet sich beim ersten Laden eine sehr dünne Deckschicht. Danach wächst diese nicht mehr. Durch die Verwendung unseres patentrechtlich geschützten Elektrolyten (Festionenleiter) werden Innenwiderstand und Kapazität über die Lebensdauer hinweg quasi konstant bleiben. Egal, wie sehr der Akku beansprucht wird.
Die Anwendungsfelder für den HPB-Feststoffakku sind vielfältig und betreffen Erzeugung, Verteilung und Verbrauch von Strom.
Zahlreiche Forschergruppen weltweit arbeiten an der Entwicklung von Feststoffakkus. Die verfolgten Ansätze unterscheiden sich vor allem in den favorisierten Batteriechemien. Aktuelle Patentanalysen führen rund 2.900 Patentfamilien auf, die sich mit Festionenleitern befassen. Diese lassen sich nach chemischer Ähnlichkeit zu Gruppen zusammenfassen, wobei oxidische und sulfidische Festionenleiter gemeinsam rund 80 % der Fälle ausmachen.
Allen diesen Ansätzen gemeinsam sind indes große Herausforderungen bei der Produktion. So haben oxidische Festionenleiter mit hohen Ionenübergangswiderständen an den Materialgrenzen zwischen Elektroden und Elektrolyt zu kämpfen. Eine Ausnahme bildet der von uns in über 30jähriger Forschungsarbeit entwickelte Feststoffakku. Hier bildet sich der feste Elektrolyt aus flüssigen Ausgangsstoffen direkt in der Zelle. Dadurch können zentrale Produktionsprobleme für Feststoffakkus vermieden werden.
Die Verwendung flüssiger Ausgangsstoffe hat noch einen weiteren, entscheidenden Vorteil: Sie ermöglicht es, bei der Zellherstellung auf etablierte Produktionstechnologie zurückzugreifen – Technologie, die in der Herstellung herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus mit flüssigem Elektrolyten tausendfach im Einsatz ist. Auf diese Weise lässt sich die Herstellung unseres Grünen Feststoffakkus skalieren, ohne dass hierfür eigens neuartige Produktionstechnologien entwickelt werden müssten.