OneD Battery Sciences: Super-Akku mit Silizium

Das kalifornische Start-up OneD Battery Sciences hat womöglich das Ei des Kolumbus in der Lithium-Ionen-Batterietechnik gefunden: Die Tüftler aus Palo Alto haben es geschafft, die Anode von Li-Ionen-Batterien mit Silizium anzureichern – und damit auf einen erheblichen Teil des schwierig zu beschaffenden und kostspieligen Grafits in der Anode zu verzichten.

„Unsere Sinanode-Technologie verbessert die Grafit-Technik der Anode beträchtlich“, sagte Jan- Marc Luchies, Chief Operating Officer des Unternehmens, im Gespräch mit der Automobilwoche. Die Speicherkapazität der Anode wird dadurch verdreifacht und die Ladegeschwindigkeit erhöht. Gleichzeitig sinken die Kosten mit jeder Kilowattstunde Speicherkapazität.

In einer klassischen Lithium-Ionen-Batterie mit Grafit-Anode und einer Speicherkapazität von 75 kWh sind heute noch rund 60 Kilogramm Grafit verbaut. Wenn die Anode nur zehn Prozent Silizium aufweist, sinkt die benötigte Grafit-Menge bereits um die Hälfte. Die Kosten würden nicht nur wegen des günstigeren Siliziums sinken, sondern auch, weil die Schichtdicke der Anode verringert werden könne. Luchies: „Wir haben Stand heute einen Kostenvorteil von etwa 25 Prozent gegenüber konventionellen Anoden.“ Nicht zuletzt seien die Lieferketten für Silizium risikoarm.

Nachteile gebe es nicht, betont der COO. „Silizium kann bei gleichem Volumen zehnmal so viel Energie speichern wie Grafit.“ Diese Eigenschaft ist schon lange bekannt. Bislang aber gelang es Forschern weltweit nicht, das Silizium in die Anode einzulagern, ohne dass sie beim Be- und Entladen erheblich ihr Volumen verändert und zu Brüchen neigt. OneD ist es gelungen, diese Nachteile zu verhindern, indem das Silizium in Form mikroskopisch kleiner Nanofasern eingebunden wird.

„Das Basisverfahren für unsere Technologie ist schon lange bekannt und stammt aus der Solarbranche“, sagt Luchies. OneD könne deshalb auch dieselben Maschinen und Anlagen verwenden, um die Nano-Siliziumfasern zu produzieren. „Das ist bei einer Industrialisierung unserer Technologie nicht zu unterschätzen.“ Dennoch ist das konkrete Verfahren sehr innovativ und streng geschützt. OneD hält mehr als 200 Patente auf sein Verfahren.

In Palo Alto werden die Nanofasern bislang noch im Labormaßstab produziert. Einige Hundert Kilogramm können pro Tag hergestellt werden. „Der nächste Schritt ist eine Pilotanlage, die zurzeit in Moses Lake im Bundesstaat Washington im Aufbau ist und täglich rund eine Tonne produzieren wird“, sagt Luchies. Noch in diesem Jahr soll sie in Betrieb gehen. Eine zweite Pilotanlage plant OneD Batterie Sciences bereits in Europa – und zwar in Deutschland. „Wir haben eine Menge interessierter Partner in Europa und haben eine Handvoll Standorte für diese zweite Pilotanlage identifiziert.“ Die finale Entscheidung hänge letztlich von einem künftigen Kunden ab.

Großindustriell produzieren will OneD aber nicht, vielmehr soll die Technologie lizensiert werden. „Wir wollen Partner sein bei einer Gigafactoy, die unsere Technologie einsetzt.“ In den USA hat das Start-up bereits Partner gefunden: General Motors ist bei der letzten Finanzierungsrunde eingestiegen und will die Technologie für die nächste Akku-Generation übernehmen.

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Lithium-Reserven und -Ressourcen 2023