Ausgangspunkt / Motivation

Herkömmliche Batterien stoßen bei Energiedichte und Sicherheit an ihre Grenzen, was insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen in der Luftfahrt und für schwere Elektrofahrzeuge eine Hürde darstellt. Festkörperbatterien der Generation 4b gelten als vielversprechende Lösung, doch ihre großskalige Produktion ist bisher eine technische Herausforderung.

HyList adressiert diese Herausforderung, um die technologische Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen wie Kobalt zu verringern und gleichzeitig die europäische Souveränität in der Batteriefertigung zu sichern. Ziel ist es, Batterien zu entwickeln, die leistungsstärker, sicherer und umweltfreundlicher in der Herstellung sind, um die Energiewende im Transportwesen zu beschleunigen.

Ziele

• Entwicklung von sicheren Generation 4b Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien für den Einsatz auf der Straße und in der Luftfahrt
• Erreichung einer hohen Energiedichte von 450 Wh/kg bei gleichzeitiger Senkung der Produktionskosten
• Einsatz einer Hochvolt-LNMO-Kathode (ein Kathodenmaterial ohne den kritischen Rohstoff Kobalt) zur Verringerung von Materialrisiken
• Stärkung der europäischen Lieferkette durch die Entwicklung skalierbarer Fertigungsverfahren, wie etwa der Roll-to-Roll-Herstellung (ein kontinuierlicher Fertigungsprozess ähnlich dem Zeitungsdruck, der eine kostengünstige Massenproduktion ermöglicht) von Lithium-Anoden

Inhalt

HyList konzentriert sich auf eine innovative Zellarchitektur, die eine kobaltfreie Hochvolt-Kathode mit einem hybriden Polymerelektrolyten und einer Anode aus Lithiumfolie kombiniert. Diese Zusammensetzung ermöglicht eine hohe Ionenleitfähigkeit und maximale Sicherheit.

Das Projekt umfasst die gesamte Wertschöpfungskette, von der Materialentwicklung bis zur ökologischen Überwachung der Herstellungsprozesse. Ein zentraler Bestandteil ist der Aufbau eines digitalen Zwillings, um die Zellproduktion am Computer zu simulieren. Dadurch können Produktionsabläufe iterativ verbessert werden, was die Effizienz steigert und die Basis für eine großskalige kommerzielle Nutzung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie schafft.

Methodik/Vorgehensweise

Die Methodik setzt auf skalierbare Fertigungsverfahren, die leicht auf bestehende industrielle Infrastrukturen in Europa übertragen werden können. Dazu gehören Nassbeschichtungsverfahren für die Kathodenpräparation und Trockenverarbeitungsprozesse für die Elektrolyte, was die Produktionseffizienz deutlich erhöht.

Innovative Techniken wie die laserpulsbasierte Abscheidung von Lithiumfolie und spezielle Granulationsprozesse zielen auf eine hohe mikroskopische Gleichmäßigkeit der Materialien ab. Um die Umweltbelastung zu minimieren, wird auf fluorierte Bindemittel verzichtet und der Einsatz von Lösungsmitteln reduziert. Begleitend dazu werden Multikriterien-Optimierungen durchgeführt, um sowohl die technische Leistung als auch die ökologische Nachhaltigkeit der Prozesse sicherzustellen.

Erwartete Ergebnisse

• Validierung effizienter Herstellungsmethoden für Batterien mit einer Speicherkapazität von 450 Wh/kg
• Etablierung eines einsatzbereiten Konzepts für die großserientaugliche Herstellung von Festkörperbatterien in Europa
• Bereitstellung wertvoller Erkenntnisse für Maschinenbauer und Zellproduzenten zur Skalierung der Festkörperbatterie-Produktion
• Nachweis der Eignung der entwickelten Batterietechnologie für hochperformante Anwendungen in der Luftfahrt
• Signifikante Reduktion des ökologischen Fußabdrucks der Batterieproduktion durch kobaltfreie Materialien und nachhaltige Fertigungsprozesse

Projektkoordination

AIT Austrian Institute of Technology

Projektpartner:innen

• IFP Energies nouvelles, FR
• Centro de Investigacion Cooperativa de Energias Alternativas, CIC Energigune, ES
• Cidetec, ES
• Pulsedeon, FI
• Andritz Sovema, IT
• Specific Polymers, FR
• Uppsala Universitet, SE
• Vrije Universiteit Brussel, BE
• Tampereen Korkeakoulusaatio, FI
• Piaggio Aero Industries, IT
• F6S Network Ireland, IE
• FEV Europe, DE

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Giefinggasse 4
A-1210 Wien