Mercedes: Mit Formel-1-Know-how zur Festkörperbatterie

An der Festkörperbatterie arbeiten derzeit praktisch alle namhaften Hersteller von Elektroautos - zusammen mit ihren Partnern. So auch Mercedes, wo man gemeinsam mit Factorial Energy an der Integration von Festkörperbatterien in  E-Autos forscht.

Jetzt ist man soweit, dass das erste Fahrzeug, ein umgebauter EQS, mit dieser Batterietechnologie auf die Straße geschickt werden kann. Man hat gemeinsam mit Mercedes AMG High Performance Powertrains (HPP) - eine 100%ige Tochtergesellschaft der Mercedes‑Benz Group, die sich auf Formel-1-Technologien spezialisiert hat - den Prototyp einer Festkörperbatterie mit Zellen von Factorial entwickelt. Durch die Integration in einen Pkw sind nun damit auch Straßentests möglich. 

Bei HPP in Brixworth werden die Antriebe für die Formel-1-Rennwagen von Mercedes (und die Kundenteams) entwickelt und hergestellt. Das Know-how fließt auch in spezielle Projekte wie den Mercedes-AMG ONE oder den Mercedes-Benz Vision EQXX ein.

Die Festkörperbatterie von Mercedes-Benz verfügt über einen innovativen, schwimmend gelagerten Zellträger, für den bereits ein Patent erteilt wurde. Wenn die Batterie geladen wird, dehnen sich die Materialien aus, und wenn sie entladen wird, ziehen sie sich zusammen. Die Volumenänderung in Festkörperzellen bezieht sich auf die Ausdehnung und Kontraktion der Materialien innerhalb der Batterie während des Ladens und Entladens. Um die Zellen während dieser Volumenänderungen zu unterstützen, ist die Festkörperbatterie von Mercedes-Benz mit pneumatischen Aktuatoren ausgestattet, die auf die Änderung des Zellvolumens während des Ladens und Entladens reagieren, was die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinflusst.

Vorteile der Festkörperbatterie

Festkörperbatterien gelten als vielversprechende Technologie in der Elektromobilität. Sie verwenden anstelle eines flüssigen einen festen Elektrolyten. Dies erhöht die Zellsicherheit und ermöglicht die Verwendung neuer Anoden wie Lithium-Metall, die herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen deutlich übertreffen. Sie ermöglichen auch höhere Energiedichten in Kombination mit einer Lithium-Metall-Anode. Die Festkörpertechnologie hat das Potenzial, die gravimetrische Energiedichte für Fahrzeugbatterien auf bis zu 450 Wh/kg auf Zellebene zu erhöhen und damit die Reichweite zu steigern. Die gravimetrische Energiedichte bezieht sich auf die Energiemenge, die in einer Batteriezelle pro Masseneinheit gespeichert ist. Diese Kennzahl ist entscheidend für die Bewertung der Effizienz und Leistung von Batteriezellen, insbesondere in Anwendungen, bei denen das Gewicht eine kritische Rolle spielt, wie bei Elektrofahrzeugen. Die Festkörperbatterietechnologie reduziert das Batteriegewicht und verbessert gleichzeitig die Zellsicherheit.

Die Lithium-Metall-Festkörperbatterie, die für die Tests im EQS verbaut wurde, ermöglicht eine bis zu 25% höhere Reichweite. Dabei ist das Gewicht und die Größe vergleichbar zu der Standard-Batterie eines EQS. Die Entwickler rechnen aber mit einer Reichweite von über 1.000 Kilometer.

In den nächsten Monaten wird Mercedes-Benz die Festkörperbatterie und ihre Gesamtleistung in einem Elektrofahrzeug mit umfangreichen Labor- und Straßentests weiter prüfen.