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Alternative Zellformen bei Lithium-Ionen-Batterien

Erstellt am: 05.12.2019 | Stand des Wissens: 13.04.2022
Synthesebericht gehört zu:
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Die Lithium-Ionen-Batteriezelle kann die verschiedensten Zellausführungen besitzen. Zu diesen zählen unter anderem die prismatische sowie zylindrische Wickelbauform und die Flachbauform. Es zeigen sich auch in diesem Bereich vielfältige Lösungen; für die Elektromobilität hat sich noch kein dominantes Zellformat durchgesetzt. Während Samsung seine Zellen insbesondere in prismatischer Form herstellt, produziert LG im sogenannten Pouch-Format und Panasonic stellt seine Zellen in zylindrischer Form her, vgl. [Koel18a].
Die Fraunhofer Allianz Batterien beschäftigt sich in diesem Zusammenhang mit der Entwicklung und Standardisierung von Formaten für Batteriezellen und zugehörigen Forschungsaktivitäten bis zum Jahr 2025. Ziel der Untersuchung war die Abschätzung des mittelfristigen Potentials der verschiedenen Zelltypen. Derzeit tendieren die Ergebnisse in Richtung der zylindrischen Form, da es in der Modulbauweise insgesamt höhere Energiedichten liefert. Die zylindrische Zelle der Lithium-Ionen-Batterie kann beispielsweise mit dem Kathodenaktivmaterial LFP verbunden werden. Je nach Bedarf kann eine High-Energy-Variante für hohe Reichweiten oder eine High-Power-Variante für hohe Leistungen verwendet werden, vgl. [Volt18]. Allerdings zeigt dafür die prismatische Zelle der Lithium-Ionen-Batterie bezüglich der Sicherheit deutliche Vorteile auf das gesamte Batteriesystem auf, vgl. [Koel18a]. Die prismatische Zelle bietet zudem mehr Auswahlmöglichkeiten als die zylindrische Zelle. Hierfür stellen sowohl das LFP als auch das NMC mögliche Optionen für die Beschichtung der Kathode zur Verfügung. Auch hier können High-Energy- oder High-Power-Zellen für die identischen Anforderungen gewählt werden.
Es bleibt abzuwarten wie die einzelnen Komponenten der Lithium-Ionen-Batterie sich weiterentwickeln, damit die Zellen die hohen Anforderungen des Elektrofahrzeugs erfüllen können. Dabei bedarf es allerdings vorerst einer Ermittlung, welche Anforderungen bei Elektrofahrzeugen in direktem Bezug zur Zellstruktur stehen und ob die geforderten Eigenschaften der Batterie über die Form abbildbar sind.
 
 
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Batterieforschung im Kontext der Elektromobilität (Stand des Wissens: 13.04.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?506185
Literatur
[Koel18a] Köllner, Christiane Diese Zellformate setzen sich für Lithium-Ionen-Akkus durch, 2018/01/24
[Volt18] Voltabox AG (Hrsg.) Zelltypen, 2018
Glossar
Elektromobilität
Die Elektrifizierung der Antriebe durch Batterie- und Brennstoffzellentechnologien. Im Kontext des "Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität" wird der Begriff auf den Straßenverkehr begrenzt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Personenkraftwagen (Pkw) und leichte Nutzfahrzeuge, ebenso werden aber auch Zweiräder (Elektroroller, Elektrofahrräder) und Leichtfahrzeuge einbezogen.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?506123

Gedruckt am Dienstag, 24. Mai 2022 23:51:43