Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
GREENcell - Nachhaltige Lithium-Ionen-Rundzellen mit innovativem Zelldesign
In Kürze
Im Projekt GREENcell wird eine kostengünstige, nachhaltige und skalierbare Lithium-Ionen-Zelle im 21700-Rundzellenformat entwickelt. Durch die Kombination einer aluminiumbasierten Anode mit einer nickel-, kobalt- und fluorfreien Kathode entsteht ein ressourcenschonendes Zellkonzept, das sich für eine industrielle Produktion eignet.
Im Detail
GREENcell verfolgt das Ziel, eine nachhaltige Lithium-Ionen-Zelle zu entwickeln, die den Einsatz kritischer Rohstoffe reduziert und gleichzeitig eine wirtschaftliche Skalierung der Fertigung ermöglicht. Im Mittelpunkt steht ein neuartiges Zellkonzept mit einer aluminiumbasierten Anode, einer Fluor-freien Lithium-Mangan-Eisenphosphat (LMFP)-Kathode und einem hochsiedenden Elektrolyten.
Das Projekt umfasst die gesamte Entwicklungskette – von der Materialentwicklung bis zur Pilotfertigung:
- Materialentwicklung: Optimierung einer aluminiumbasierten Anode durch die Auswahl geeigneter, kommerziell verfügbarer Aluminiumlegierungen in einem definierten Temperzustand sowie Oberflächenstrukturierung und -modifikation zur Steigerung der Zyklenstabilität.
- Zellentwicklung: Kombination der Anode mit einer Fluor-freien LMFP-Kathode und einem hochsiedenden Elektrolyten zu einer leistungsfähigen Vollzelle.
- Formatskalierung: Überführung des Zellkonzepts vom Knopfzellenformat über Pouchzellen bis hin zur 21700-Rundzelle.
- Pilotproduktion: Entwicklung und Erprobung skalierbarer Produktionsprozesse mit Fokus auf Elektrodenfertigung sowie Tab- und Kontaktierungsdesign zur pilotmaßstäblichen Herstellung von 21700-Rundzellen.
- Nachhaltigkeitsbewertung: Ökologische und ökonomische Analyse des Zellkonzepts sowie Bewertung des Potenzials für eine Skalierung auf Modulebene.
Mit GREENcell entstehen neue Ansätze für eine ressourcenschonende Batteriezellproduktion, die den Materialeinsatz vereinfacht und gleichzeitig eine industrielle Fertigung ermöglicht. Das Projekt schafft damit die Grundlage für nachhaltige Batteriesysteme der nächsten Generation.