Blue Solutions und AVL testen die Sicherheit von Festkörperbatterien.

Blue Solutions und AVL haben ein gemeinsames Entwicklungsprogramm abgeschlossen, um die Sicherheit einer neuen Generation von Festkörperbatterien zu bewerten. Die Arbeiten konzentrierten sich auf das Verhalten der Zellen unter hohem Stress, auf die Verhinderung einer thermischen Ausbreitung sowie auf die Vorbereitung der Technologie für die Serienproduktion.

Der französische Festkörperbatterie-Entwickler Blue Solutions und der österreichische Ingenieursdienstleister AVL haben eine gemeinsame Sicherheitsbewertung der nächsten Generation von Batteriezellen von Blue Solutions abgeschlossen. Das Programm zielt darauf ab, potenzielle Risiken vor der industriellen Produktion dieser Technologie zu identifizieren und zu verringern.

Zur Unterstützung der Bewertung kombinierten die Partner Blue Solutions’ Zelltechnologie mit AVLs Expertise in Simulation, Prüfung und Validierung. Das Programm untersuchte das Verhalten der Zelle unter zunehmendem Innendruck, die mechanische Stabilität sowie eine Reihe von Belastungs- und Versagensszenarien.

Blue Solutions’ Batterie der nächsten Generation verwendet unter anderem einen Lithium-Metall-Anoden sowie weitere neue Technologien. Im Vergleich zu den heutigen Lithium-Ionen-Zellen verspricht dieses Zelldesign eine höhere Energiedichte, stellt aber auch neue ingenieurtechnische Herausforderungen dar – insbesondere bei der Steuerung des Innendrucks in der Zelle und bei der Konstruktion der mechanischen Struktur des gesamten Batteriesystems.

Ein zentrales Anliegen des Programms war die thermische Ausbreitung, also die Weitergabe eines thermischen Ereignisses von einer defekten oder überhitzten Zelle auf benachbarte Zellen. Im schlimmsten Fall kann ein solcher Defekt eine Kettenreaktion in der gesamten Batteriepackung auslösen. Laut Blue Solutions und AVL zeigte das Programm, dass dieses Risiko durch simulationsbasierte Entwicklung, druckoptimiertes Zelldesign sowie eine auf Sicherheit ausgerichtete Architektur des Batteriesystems verringert werden kann.

Die Partner gaben an, dass die Ergebnisse der Simulationen und Validierungen positiv und konsistent waren. Laut der gemeinsamen Mitteilung entspricht die Technologie den wichtigsten Anforderungen des chinesischen, verbindlichen Batteriesicherheitsstandards GB 38031-2020. Diese Vorschrift legt Sicherheitsanforderungen für Antriebsbatterien in Elektrofahrzeugen fest und umfasst Tests auf Zell-, Batteriepack- sowie Systemebene.

„Die Zusammenarbeit mit der neuesten Festkörperbatterietechnologie von Blue Solutions stellt einen bedeutenden Schritt nach vorn für AVL dar“, sagte Paul Schiffbänker, Leiter der Batterieentwicklung bei AVL. „Sie vertieft nicht nur unser Verständnis der spezifischen Sicherheitseigenschaften dieser nächsten Generation an Chemikalien, sondern treibt auch aktiv die weitere Entwicklung unserer Sicherheitsmethoden sowie Batteriedesignlösungen voran.“

Gleichzeitig streben die Partner danach, die hohe Energiedichte der Zellen beizubehalten. Blue Solutions und AVL zielen auf eine volumetrische Energiedichte ab, die um bis zu 25 Prozent höher ist als bei vergleichbaren Batteriepacks auf Basis von NMC-Lithium-Ionen-Zellen – dadurch kann mehr Energie im selben Installationsraum gespeichert werden. Zudem erwarten sie eine Erhöhung der gravimetrischen Energiedichte, die den Energiegehalt im Verhältnis zum Batteriegewicht misst, um 13 Prozent.

„Von fortschrittlichen, auf Simulationen basierenden Prognosemodellen bis hin zu neuen Validierungs- und Bewertungsmethoden ermöglicht uns diese Zusammenarbeit, Sicherheit systematisch von Anfang an in die Entwicklung zukünftiger Hochenergie-Batteriesysteme einzubauen“, fügte Schiffbänker hinzu.

Olivier Caumont, Leiter der Batteriesysteme bei Blue Solutions, betrachtet das Programm als Bestätigung für die Marktreife des Konzepts. „Die Vision und Expertise von [AVL] in verschiedenen Bereichen, verbunden mit unserer umfangreichen Herstellungserfahrung im Bereich Festkörperbatterien sowie bei der Integration in Batteriepacks – einschließlich der Aspekte Sicherheit, Wärme oder Mechanik – hat es uns ermöglicht zu bestätigen, dass unsere Lösung voll und ganz den Marktanforderungen entspricht und in der Lage ist, die strengsten Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.“

Blue Solutions entwickelt derzeit die vierte Generation seiner Festkörperbatterietechnologie. Das Unternehmen arbeitet bereits mit mehreren Partnern zusammen, um mögliche Anwendungen zu prüfen, und plant, die Technologie bis Ende des Jahrzehnts für Pkw auf den Markt zu bringen. Die Ergebnisse des gemeinsamen Sicherheitsprogramms werden auf internationalen Konferenzen sowie Veranstaltungen der Batterieindustrie vorgestellt.