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17. August 2022

Die weltweit exponentiell steigende Nachfrage nach Batterien treibt den technischen Fortschritt. Batterien mit höherer Energiedichte zu bauen, ist damit zum gemeinsamen Ziel der Branche geworden. Das US-Unternehmen Enpower Greentech kommt diesem Ziel mit seinen Batterien auf Basis einer Lithium-Metall-Anode nahe und will 2023 in die Produktion gehen.

Das 2012 in Kalifornien gegründete Unternehmen hat Forschungs- und Fertigungszentren in China und Japan aufgebaut. 2017 begann die Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam um Nobelpreisträger John Goodenough; seither liegt der Schwerpunkt auf Lithium-Metall-Batterien. Goodenough ist der Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie, die heute in Unterhaltungselektronik und Elektrofahrzeugen weit verbreitet ist.

Nach Angaben von Mitgründer und CTO Yong Che entwickelt Enpower Lithium-Metall-Batterien auf Basis halbfester und vollständig fester Elektrolyte. Mit einer Pilotlinie in Peking startet noch in diesem Jahr die Kundenvalidierung der halbfesten Zellen. Läuft alles nach Plan, folgt 2023 die Kommerzialisierung.

Eine Batterie mit mehr Leistung

Angetrieben von der rasch wachsenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen liefern sich die Batteriehersteller ein Rennen um höhere Energiedichten. Ein Lithium-Ionen-Batteriepack könne 20 bis 25 Prozent des Fahrzeuggewichts ausmachen, sagt Che – ein erheblicher Teil der Energie werde allein dafür aufgewendet, die Batterien selbst zu transportieren. Wer die Reichweite erhöhen wolle, müsse deshalb sowohl die gravimetrische (Wh/kg) als auch die volumetrische Energiedichte (Wh/l) steigern.

Die Lithium-Metall-Batterie ist dafür ein aussichtsreicher Ansatz. Diese Zellchemie hat eine hohe theoretische Kapazität und liefert entsprechend mehr Leistung. Da Lithium zudem das leichteste Metall ist, entsteht kaum unnötiges Gewicht.

Eine höhere Energiedichte bedeutet auch, dass die Batteriematerialien effizienter genutzt werden und insgesamt weniger Material nötig ist. Das könne die Kosten senken, so Che, und dem Unternehmen helfen, der absehbaren Materialknappheit zu begegnen.

Enpower versucht die Zellkosten außerdem über das Recycling zu senken. Nahezu 100 Prozent des Lithium-Metalls ließen sich ohne großen Aufwand zurückgewinnen, sagt der CTO. Die Graphit- oder Silizium-Graphit-Anoden heutiger Lithium-Ionen-Batterien lohnten das Recycling dagegen kaum – abgesehen davon, dass ihre Herstellung deutlich mehr Energie erfordere.

Enpower hat die weltweit leichteste 100-Ah-Lithium-Metall-Batterie entwickelt; eine Zelle wiegt 0,821 kg.

Die Zusammenarbeit mit SoftBank treibt EGI voran

Nach Jahren der Entwicklungsarbeit an Batterien der nächsten Generation hat Enpower mehrere Durchbrüche erzielt. Im März 2021 gelang eine Lithium-Metall-Batterie mit einer Energiedichte von 450 Wh/kg. Sieben Monate später steigerte das Unternehmen den Wert auf 520 Wh/kg.

Beide Fortschritte gingen laut Che auf den Bedarf von SoftBank zurück, einem der wichtigsten Kunden. Möglich wurden sie, weil Enpower Kerntechnologien entwickelt hat, die die Bildung von Dendriten auf der Lithium-Metall-Oberfläche wirksam verhindern – eine der größten Hürden auf dem Weg zur Kommerzialisierung.

Enpower arbeitet im Projekt HAPS Mobile eng mit SoftBank zusammen. Das von SoftBank angestoßene Vorhaben zielt darauf ab, solarbetriebene Drohnen für die Stratosphäre zu entwickeln und damit die weltweite Telekommunikation zu verbessern.

„Wenn man eine neue Batterie baut, braucht man einen frühen Anwender. So sehen wir die Zusammenarbeit mit SoftBank – und für Enpower passt sie hervorragend“, sagt Che.

Das HAPS-Projekt verlange Batterien mit sehr hoher Energiedichte und langer Zyklenlebensdauer, damit die Drohnen länger und weiter fliegen können. Diese Anforderungen zwängen Enpower dazu, die eigene Technik fortlaufend zu verbessern – für ein junges Unternehmen von entscheidender Bedeutung.

Den Einstieg in die Kommerzialisierung macht das Unternehmen mit Batterien für kleinere, weniger kostensensible Anwendungen wie Drohnen und IoT-Geräte. Darüber hinaus arbeitet Enpower laut Che mit Automobilherstellern zusammen, um gemeinsam die Batterien zu entwickeln, die diese benötigen.

Im Juli des Jahres gab das Unternehmen bekannt, die weltweit leichteste 100-Ah-Lithium-Metall-Batterie entwickelt zu haben – ein weiterer Schritt in Richtung marktreifer Fahrzeugbatterien. Laut Pressemitteilung wiegt eine Zelle 0,821 kg bei einer gravimetrischen Energiedichte von 479 Wh/kg und einer volumetrischen Energiedichte von 910 Wh/l. Die Zelle nutzt zudem Enpowers eigenen flammhemmenden Elektrolyten, der die Sicherheit erhöht, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

USA, Japan und China sind für Batterien der nächsten Generation gleichermaßen wichtig

Mit Standorten in den USA, China und Japan ist Enpower gut aufgestellt, um das Geschäft später zu skalieren. Die Arbeit in diesen drei Ländern – und womöglich auch in Südkorea – sei entscheidend, um Batterien der nächsten Generation Wirklichkeit werden zu lassen, sagt Che. China komme dabei wegen seiner reichen Rohstoffvorkommen und des schnellen Produktionshochlaufs eine Schlüsselrolle zu.

Enpower wolle die wissenschaftlichen Durchbrüche, das technische Know-how und die Lieferketten für die Massenfertigung, die es in diesen Ländern aufgebaut hat, für ein langfristiges Wachstum nutzen, so der CTO.

Darüber hinaus hat sich Enpower im ersten Halbjahr 35 Millionen US-Dollar aus einer Series-A- und einer Series-A+-Runde gesichert. Die Series A+ wurde von Sequoia China und Dayone Capital angeführt, beteiligt waren GAC Capital, BR Capital, Tianqi Capital und Niuli Venture.

Für eine Series-B-Runde mit strategischem Charakter führe Enpower bereits Gespräche, sagt Che. Besonderes Interesse habe das Unternehmen an Partnern, die als vorausschauende Kunden für Batterien der nächsten Generation infrage kommen. Ebenso offen sei man für Partnerschaften mit Automobilherstellern, Tier-1-Zulieferern, Materiallieferanten oder Anlagenbauern.

https://www.digitimes.com/news/a20220816VL205/lithium-metal-battery.html&chid=10

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