Kein Kobalt: SVOLT adressiert Mittelklassemarkt mit neuer Nickel-Mangan-Zellchemie

Chinesisches Cleantech-Unternehmen verspricht Energiedichte von 245 Wh/kg bei hoher Lebensdauer und Sicherheit.

Das chinesische Cleantech-Unternehmen SVOLT Energy hat jetzt Details zu zwei neuartigen Batteriezellen veröffentlicht, die ohne Kobalt auskommen. Mit 75 Prozent Nickel und 25 Prozent Mangan sollen die Zellen eine zu herkömmlichen NMC-Zellen vergleichbare Energiedichte schaffen – aber durch den Verzicht auf Kobalt preisgünstiger und umweltfreundlicher sein. SVOLT adressiert damit vor allem den Mittelklasse-PKW-Markt – und will die Serienfertigung im Juni 2021 im chinesischen Werk starten.

Ab 2023 sollen die neuartigen Batteriezellen auch im deutschen Werk im Saarland produziert werden, das SVOLT Energy Ende 2020 angekündigt hatte. Zunächst werden zwei unterschiedliche Zellgrößen mit Nickel-Mangan-Zellchemie (NMX) angeboten, die ab sofort bestellbar sind.

Bei der ersten Zelle handelt es sich um eine kobaltfreie NMX-Batteriezelle mit folgenden, technischen Eigenschaften:

• MEB-Format (33,4 * 220 * 102,5 Millimeter)
• 115 Amperestunden
• 245 Wattstunden pro Kilogramm
• 3,74 Volt
• 430 Wattstunden

Nach Herstellerangaben erzielt die SVOLT-Zelle eine effektiv nutzbare Kapazität von 396 Wattstunden. Ab dem zweiten Quartal soll die Zellvariante verfügbar sein.

Die zweite Zellvariante hat – den Unternehmensangaben zufolge – folgende Eigenschaften:

• 226 Amperestunden
• 240 Wattstunden pro Kilogramm
• Zellformat L6 (21,5 * 574 * 118 Millimeter)

Aufgrund des Verzichts auf Kobalt sollen die Zellen fünf Prozent günstiger sein als „klassische Hochnickelbatteriezellen“ vom Typ NCM. Kobalt gilt als einer der Rohstoffe, deren Gewinnung als eher problematisch anzusehen sind. Wesentlicher sind aber die hohen Preise für den Rohstoff.

Auch der Nickel-Anteil fällt den Angaben zufolge geringer aus – mit 75 Prozent ist aber natürlich immer noch reichlich Nickel notwendig, um die angegebene Energiedichte von bis zu 245 Wh/kg zu erreichen. Um die thermische Stabilität auch ohne Kobalt sicherzustellen, hat SVOLT spezielle „Doping- und Coating-Prozesse“ entwickelt, die in der Serienfertigung zum Einsatz kommen werden. Die NMX-Zellen so eine höhere thermische Stabilität und Gesamtsicherheit haben als NCM-Zellen.

Mit der Technologie ist es SVOLT gelungen, die Zyklenalterung und die die kalendarische Alterung der NMX-Zellen im Vergleich zu herkömmlichen NCM-Batteriezellen zu verbessern. Die Rede ist von mehr als 2.500 Ladezyklen. Um das zu erreichen, wird ein spezielles Kathodenmaterial eingesetzt. „Eingesetzt wird ein Einzelkristall mit einer hauchdünnen Oberflächenbeschichtung, die aus nur wenigen Hundert Molekülen besteht“, so die Beschreibung von SVOLT.

In der Batteriezelle reduziert der Einzelkristall eine der Hauptursachen für die Alterung von E-Fahrzeug-Batterien: die Entstehung von Mikro-Rissen sowie -Brüchen im aktiven Kathodenmaterial und damit den Verschleiß der Zelle. Gleichzeitig schützt die nur wenige Nanometer dicke Beschichtung die Oberfläche des eingesetzten Kathodenmaterials vor Nebenreaktionen mit dem Elektrolyten.