Donut Lab: Unsere Zellen sind bipolär. Lesen Sie: Toyota hat den Wettbewerb verloren

Donut Lab übergab seine Zellen an die unabhängige Prüforganisation Intertek, um einen Bericht über ihre Konstruktion vorlegen zu können. Darin geht hervor, dass es sich um die ersten bipolaren Li-Ionen-Zellen handelt, die laut Donut Lab für die Massenproduktion bereit sind. Ihre Energiedichte ist etwa um ein Drittel höher als die von guten Li-Ionen-Zellen mit hochnegativen Kathoden und flüssigen Elektrolyten (Li-NCx), da sie bei 0,4093 kWh/kg bzw. 0,8047 kWh/l liegt.

Donut Lab: Hier sind weitere Überraschungen! Der Rest der Welt: Uff…

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Bipolare Zellen – was sind sie und warum sind sie besser

Donut Lab vs Toyota

Vor einem halben Jahr sollten die ersten Verge TS Pro-Motorräder mit Batterien, die auf Donut Lab-Zellen mit festem Elektrolyt basieren, bei den Käufern ankommen. Da es dem finnischen Startup nicht gelang, die Liefertermine einzuhalten, begann Verge heimlich den geplanten Abnahmetermin um einen Quartal plus Zeit im Vergleich zum aktuellen Datum hinauszuzögern. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels wird die Abnahme auf das vierte Quartal 2026 geschätzt, wobei die maximale Reichweite für den Stadtverkehr gilt. Es ist daher nicht verwunderlich, dass auch die Medien die Geduld verloren haben. Donut Lab ist nicht Elon Musk – nur wenige haben die Energie für Nachsicht.

Bipolare Zellen – was sind sie und warum sind sie besser

Trotzdem veröffentlichte das Startup weitere Tests seiner Zellen. Die letzten beiden sind besonders interessant: Laut einer Studie des Labors Intertek haben die Finnen bipolare Zellen entwickelt. Bipolar bedeutet, dass sie eine Sandwichstruktur aufweisen, bei der die Elektroden schichtweise übereinander angeordnet sind, mit der Rückseite zueinander, wobei die metallischen Schichten zur Elektronensammlung (Kollektoren) nur in den äußeren Bereichen der Zellen befinden. Dadurch wird das Gewicht der Zellen verringert und ihre Energiedichte erhöht – doch das ist noch nicht alles:

Die Zellen von Donut Lab nach einem Penetrationstest, auseinandergebaut in ihre einzelnen Schichten. Man kann die verschiedenen Schichten erkennen (c) Intertek, in Auftrag gegeben von: Donut Lab, Quelle

Diese Konstruktion ermöglicht es, dass aus einem einzigen Zellblock (=einem einzigen Gehäuse oder einer einzigen Tüte) beispielsweise 7,4 Volt statt 3,7 Volt erzeugt werden können. Es sind weniger Zellen nötig, um die gleiche Spannung des Pakets zu erreichen – das bedeutet, wir können mindestens jedes zweite Zellgehäuse weglassen. Die Kapazität bleibt dabei unverändert, denn anstelle von zwei Zellen mit eng verdrehter Rolle haben wir nun eine Zelle mit mehrschichtigen Elektroden. Der Verzicht auf jedes zweite Gehäuseumhüllungselement (-50 Prozent) bringt bereits erhebliche Vorteile, insbesondere bei zylindrischen oder quaderförmigen Zellen, bei denen metallische Zylinder oder dickes Plastik verwendet werden, um ein Aufquellen der Zellen zu verhindern.

Die Schichten in den zerlegten Zellen von Donut Lab zeigen ihre verschiedenen Farben (=unterschiedlichen Inhaltsstoffe). In der Welt der Li-Ionen-Zellen ist das eher ungewöhnlich, da klassische Zellen monopolar sind – es handelt sich dabei um lange Blätter oder Rollen aus miteinander verdichteten Substanzen (c) Intertek, im Auftrag von Donut Lab.

Die Hersteller von Elektrofahrzeugen haben auf den Wettlauf um Optimierungen bei Li-Ionen-Zellen verzichtet; einige von ihnen waren der Ansicht, dass Marketingstrategien mit einem festen Elektrolyten am effektivsten seien. Der einzige Hersteller, der Optimierungen anhand bipolarer Zellen versprach, war Toyota. Das japanische Unternehmen versprach bereits für das Jahr 2026 oder 2027 (Illustration unten) bipolare Zellen mit flüssigen Elektrolyten und LFP-Chemie, die eine Reichweite von über 600 Kilometern ermöglichen sollten. Das war ziemlich mutig, denn zum Zeitpunkt der Veröffentlichung der folgenden Tabelle (2023) befanden sich bipolare Zellen noch in der Phase früher Prototypen.

Das Schlimmste: Das finnische Startup Donut Lab kündigte plötzlich an, über funktionierende Prototypen von bipolaren Zellen zu verfügen und bereit zu sein, diese in großem Maßstab zu produzieren – mit einer Jahresproduktion von 1 GWh Zellen.

Anmerkung der Redaktion von Elektrowoz: Es ist im Grunde erfreulich, dass wir in einer Zeit leben, in der Startups den großen Konzernen mit unbegrenzten Budgets die Herausforderung stellen – und gewinnen! Auf Donut Lab blicken wir heute genauso skeptisch wie auf QuantumScape, wünschen dem Unternehmen aber viel Erfolg bei der Zusammenarbeit mit Toyota

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