Fluence, QuantumScape-Partner für Festkörper-Lithium-Metall-Energiespeicher – pv magazine International

14. Januar 2022Marija Maisch

Das deutsche und US-amerikanische Energiespeicher-Schwergewicht Fluence hat mit dem US-Batterie-Startup QuantumScape eine mehrjährige Vereinbarung zur Einführung der Festkörper-Lithium-Metall-Batterietechnologie in stationären Speicheranwendungen getroffen. Der Deal hat Fluence zum ersten Nicht-Automobilunternehmen gemacht, das mit dem Start-up zusammenarbeitet.

Die Vereinbarung, die Batterien reserviert, die von QuantumScapes Pre-Pilot-Produktionsanlage QS-0 hergestellt werden, sieht vor, dass die Unternehmen zusammenarbeiten, um die Festkörperbatteriezellen von QuantumScape für die Verwendung in Fluences proprietären stationären Speicherprodukten zu validieren und zu testen. Die Unternehmen erwarten, während ihrer Zusammenarbeit einen groß angelegten Liefervertrag abzuschließen.

„Die technologieunabhängige Plattform von Fluence eignet sich auch besonders für die frühzeitige Einführung von Technologien der nächsten Generation wie dieser, die das Potenzial haben, die Einführung stationärer Speicher zu steigern“, sagte Manuel Perez Dubuc, CEO von Fluence.

Die Festkörperbatterietechnologie verspricht eine höhere Energiedichte, kürzere Ladezeit und verbesserte Sicherheit im Vergleich zu ihren flüssigkeitsgefüllten Cousins, Li-Ionen-Batterien. Aber das Schwierige daran, eine funktionierende Festkörperbatterie herzustellen, besteht darin, gleichzeitig alle Anforderungen in Bezug auf Dichte, Ladung, Lebensdauer, einen großen Betriebstemperaturbereich und Kosten zu erfüllen.

Im Jahr 2020, behauptete QuantumScape, dies möglich gemacht zu haben, und berichtete von Durchbrüchen in der Festkörper-Lithium-Metall-Technologie, einschließlich einer Erhöhung der Energiedichte um 50 bis 100 %. Damals wurde das 10 Jahre alte Start-up bereits mit 1,5 Milliarden US-Dollar von einer langen Liste von Investoren unterstützt, darunter unter anderem Volkswagen und das von Bill Gates geführte Breakthrough Energy Ventures.

Das Solid-State-Design des Unternehmens verwendet keine hergestellte Anode. Während die Batterie geladen wird, bewegt sich das Lithium nämlich von der Kathode durch den keramischen Separator und lagert sich zwischen dem Separator und einer elektrischen Kontaktplatte ab, wodurch eine Anode aus metallischem Lithium gebildet wird vor Ort.

QuantumScape verwendet einen proprietären Festkörper-Keramikseparator, der angeblich in der Lage ist, die Schlüsselanforderungen einer hohen Leitfähigkeit, Stabilität gegenüber Lithiummetall, Beständigkeit gegen Dendritenbildung und niedriger Grenzflächenimpedanz zu erfüllen. Dies sind die wichtigsten Anforderungen, um eine Lithium-Metall-Anode ohne überschüssiges Lithium herzustellen, was wiederum eine hohe Energiedichte, schnelles Aufladen und eine lange Lebensdauer ermöglicht.

Der keramische Separator ermöglicht laut QuantumScape auch die Verwendung eines maßgeschneiderten Katholytmaterials, das besser auf die Spannungs- und Transportanforderungen der Kathode abgestimmt ist.

Die Keramik selbst ist nicht brennbar und damit sicherer als herkömmliche Polymer-Separatoren, die Kohlenwasserstoffe sind und brennen können. Es verwendet auf der Erde reichlich vorhandene Materialien mit einem kontinuierlichen Herstellungsprozess, was es bei kommerziellen Mengen kostengünstig machen könnte.

Das Unternehmen sagt, dass seine einschichtigen Zellen mit über 1.000 Lade-Entlade-Zyklen getestet wurden und eine Kapazität von etwa 90 % beibehalten haben. Die Energiedichte seiner Zellen liegt bei 1.000 Wh/L.

„Obwohl wir uns in der Vergangenheit auf Automobilanwendungen konzentriert haben, glauben wir, dass unsere Batterietechnologie breit anwendbar ist und in anderen Sektoren eine Rolle spielen kann, die zu einer kohlenstoffärmeren Zukunft beitragen“, sagte CEO Jagdeep Singh.