Hybrid-Li-Legierung schlägt Feststoffbatterie: Ganfeng startet Massenproduktion von Zellen mit Rekord-Energiedichte

Ganfeng Lithium, der weltweit größte Lieferant von Lithiummetall, hat eine Batterie mit 95 % Festelektrolyt entwickelt. Deren Energiedichte übertrifft sogar die erste Generation reiner Feststoffbatterien von Herstellern wie Toyota oder Samsung. Ganfeng liefert fast die Hälfte des weltweiten Lithiums und hält 70 % des chinesischen Marktes. Das Unternehmen experimentiert kontinuierlich mit neuen Anwendungen, Elektrodenlegierungen und Elektrolytmischungen.

Rekord-Energiedichte bei Fest-Flüssig-Batterien

Ganfeng hat durch eine innovative Lithium-Legierung die Massenproduktion von Batteriezellen mit 95-prozentigem Festelektrolyt und einer Energiedichte von 650 Wh/kg gestartet. Zum Vergleich: Toyota und Samsung planen erst für das Jahr 2027 kommerzielle Festkörperbatterien mit 500 Wh/kg, ein Wert, der bisher als theoretisches Limit der Technologie galt.

Laut Ganfeng ist ein fester Elektrolyt allein jedoch kein „Wundermittel“. Die verbreitete sulfidbasierte Technologie verdoppelt zwar die Dichte aktueller E-Auto-Akkus, neigt bei höheren Werten jedoch zur Bildung von Dendriten (Kristallauswüchsen). In der neuen 650-Wh/kg-Batterie belässt Ganfeng einen kleinen Teil des Elektrolyten in flüssiger Form, um die Kosten zu kontrollieren und die Kompatibilität mit bestehenden Produktionslinien zu wahren. Der Fokus liegt stattdessen auf Li-Elektrodenlegierungen.

Bei der Herstellung von Lithium-Legierungen gibt es große Herausforderungen: Lithium hat eine geringe Dichte und Legierungselemente neigen zur Sedimentation. Dies kann zu Entmischungen führen, die im schlimmsten Fall harte Phasen bilden, welche den Separator durchstoßen können. Durch Prozessverbesserungen haben wir jedoch eine gleichmäßige Legierung erzielt, die unerwartet bessere mechanische Eigenschaften aufweist: Die Zugfestigkeit, Härte und der Elastizitätsmodul übertreffen die von reinem Lithium deutlich, was die Produktionsstabilität massiv erhöht.

Infolgedessen weist die Lithium-Legierung der neuen 650-Wh/kg-Batterie eine kritische Stromdichte (CCD) von 50 mA/cm² bei einer Abscheidungsrate von 1 mAh/cm² auf. Unter typischen Fertigungsbedingungen (3 mAh/cm²) bleibt die CCD über 10 mA/cm² und erreicht Spitzenwerte von 12,6 mA/cm². Dadurch kann die Batterie mit 3C-Geschwindigkeit in nur 20 Minuten geladen werden.

Gemäß den ersten Leistungs- und Klassifizierungsstandards für Festkörperbatterien fällt dieser Typ noch in die Kategorie Hybrid-Fest-Flüssig, da er flüssige Elektrolytanteile enthält. Dennoch übertrifft er die Energiedichte reiner Festkörper-Akkus (ausgenommen Prototypen). Laut CATL stellt die Fest-Flüssig-Technologie eine ideale Übergangslösung dar, während die Industrie an der Kostensenkung und Langlebigkeit reiner Festkörperzellen arbeitet.

Die 650-Wh/kg-Batterie wird zunächst in Bereichen wie Drohnen oder humanoiden Robotern eingesetzt, in denen die Energiedichte oberste Priorität hat, und später in E-Autos. Volkswagens Partner in China, die FAW Group, testet bereits eine E-Limousine mit dieser Hybrid-Technologie (500 Wh/kg), was die zunehmende Marktreife dieses Ansatzes unterstreicht.