Nissan investiert in auf Selen basierende Kathoden, C/SCAM, um sie in Solid-State-Batterien einzusetzen. Sie werden „billiger sein als in China“.

Das Portal Electrek berichtete, dass Nissan zu den Unternehmen gehört, die Kathodenmaterialien auf Basis von Schwefel (engl. NES CAM, C/S CAM) nutzen, die vom Startup Gelion entwickelt wurden. Diese ermöglichen die Herstellung von Lithium-Schwefel-Zellen, Li-S, in westlichen Ländern „billiger als in China“. Die Technologie der Schwefelkathoden soll bereits im Jahr 2028 in Nissans Zellen mit festem Elektrolyt eingeführt werden; zuvor sollen kommerzielle Prototypen, die von Gelion in Zusammenarbeit mit TDK entwickelt wurden, verfügbar sein. Hoffentlich erweist sich der Name C/S CAM nicht als bedeutungsvoll…

Schwefel rettet Nissan

Der soeben veröffentlichte Bericht ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen Gelion, dem Technologischen Zentrum von Nissan in Europa (NTCE) und der Universität Oxford. Gelion gibt an, Kathodenmaterialien entwickelt zu haben, die statt teuren Kobalt und kostspieligem Nickel auf günstigerem Selen basieren, das in Nanostrukturen eingebettet ist (engl. NES CAM, C/S CAM). Vollständige Li-Ionen-Zellen mit S/CAM-Kathoden sind um mehr als 13 Prozent günstiger als Zellen mit NCx-Kathoden – selbst dann, wenn diese Letzteren in den Vereinigten Staaten hergestellt werden, während die Ersteren (Li-NCx) aus chinesischen Fabriken kommen.

Noch größer ist der Unterschied bei den Materialien selbst: Während die Kosten für Hochleistungskathoden auf einen Wert von 73 Złoty pro Kilogramm geschätzt werden, kosten Kathoden aus Eisenphosphat etwa 16 Złoty pro Kilogramm, bei Schwefel hingegen nur knapp 9 Złoty pro Kilogramm. Schwefel ist nämlich überall verfügbar – in vielen Ländern wird er durch die Entschwefelung von Abgasen in Kohlekraftwerken „hergestellt“, an anderen Orten entsteht er als Abfall bei der Verarbeitung von Rohöl.

Es ist jedoch bemerkenswert, dass der Unterschied zwischen den Rohstoffen selbst (9 gegen 73 zł/kg) und den für die Verwendung bereiten Zellen enorm ist – bei Li-S liegt er im Vergleich zu Li-NCM lediglich bei etwa -13 Prozent. Das zeigt uns, welchen Anteil der Einsparungen durch die Rohstoffe die notwendigen Kosten für die Umwandlung des Elements in eine poröse Nanostruktur aufnehmen, die für den Einsatz in der Zelle geeignet ist.

Gelion behauptet, bereits zusammen mit TDK Prototypen von Knopfzellen aus Li-S und Na-S (Natrium-Schwefel) entwickelt zu haben. Zudem arbeitet das Unternehmen mit einem japanischen Unternehmen an Taschenzellen; die ersten Prototypen sollen voraussichtlich in der zweiten Hälfte dieses Jahres fertiggestellt werden. Sie sollen mehrschichtig sein wie herkömmliche Li-Ionen-Zellen, nur dass sie direkt aus dem Labor statt aus einer Fabrik kommen. Kommerzielle Proben sollen 2027 auf den Markt kommen, und im Jahr 2028 soll die Technologie in Nissans Zellen mit festem Elektrolyt implementiert werden.

Zubereitung eines Schwefelpräparats zur Herstellung des Kathoden-Vorstoffs (c) Gelion

Der japanische Automobilhersteller möchte daher zwei experimentelle Technologien (starrer Elektrolyt + auf Schwefel basierende Kathode) miteinander verbinden, um die Energiedichte von Li-Ionen-Batterien erheblich zu erhöhen und die Produktionskosten zu senken. Wird es gelingen? Das ist schwer zu sagen, aber nicht ausgeschlossen. Wird das Nissan retten? Unwahrscheinlich, es sei denn, die Zellen kommen in die neue Generation des Nissan GT-R, dessen Leistungen alle Vorstellungskraft beflügeln werden.

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