Langlebige Batterien für "iWatch" und Co.

Der Komponentenhersteller Applied Materials hat eine neue Produktionsmethode entwickelt, die kostengünstige Solid-State-Akkus verspricht.

Akkus, bei denen das flüssige Elektrolytmaterial gegen ein festes ersetzt wird, haben einige Vorteile. Allein, solche Solid-State-Batterien werden bislang vor allem für Spezialanwendungen wie vernetzten Sensoren eingesetzt, weil sie für den regulären Bedarf noch zu teuer sind.

Applied Materials, einer der größten Hersteller von Elektronikbauteilen für die Halbleiter- und Bildschirmherstellung, will die Technik nun auch für tragbare Mobilgeräte, Handys und später sogar Elektroautos verfügbar machen. Dazu hat der Konzern ein Verfahren entwickelt, das die Produktion deutlich verbilligt.

Das feste Elektrolytmaterial bei Solid-State-Akkus erlaubt es, herkömmliche Elektroden durch solche aus Lithiummetall zu ersetzen, die eine höhere Energiekapazität versprechen. Ohne flüssiges Elektrolytmaterial wie in Lithium-Ionen-Batterien wird zudem die Sicherheit erhöht, was Kosten und Platz spart – insbesondere bei Elektroautos.

Das neue Produktionsverfahren von Applied Materials kann Akkubestandteile mit hoher Genauigkeit über große Flächen verteilen. Es eignet sich bereits zur Herstellung von seriennahen Prototypsystemen.

Die Produktion qualitativ hochwertiger Elektroden- und Elektrolytmaterialien galt in den letzten Jahren als eine der größten Herausforderungen, um Solid-Sate-Akkus wirtschaftlich zu machen. Die Batterien werden hergestellt, indem Schritt für Schritt elektronische Kontakte, Elektroden und dann das sie trennende Feststoffelektrolytmaterial aufgebracht werden. Das muss ungefähr so genau ablaufen wie bei hochmodernen Bildschirmen. Gibt es zwischen dem Feststoffelektrolyt Lücken, kann es zu Kurzschlüssen kommen. Applied Materials will dieses Problem gelöst haben – und weitere Produktionsprobleme.

"Was die Technik bislang noch aufhält, sind die Materialverarbeitung und die Kosten", sagt Andy Chu, Leiter des Produktmarketings für Energiespeicherlösungen bei der Firma. "Wir gehen diese Probleme jetzt an. Das wird uns erlauben, in die Massenproduktion einzusteigen."

Laut Applied Materials werden die notwendigen neuen Maschinen von einzelnen Kunden bereits für die Batterieherstellung eingesetzt, aber die Firma verrät nicht, wer diese Kunden sind. Eine der ersten Anwendungen soll aber im Wearables-Bereich zu finden sein, wo Smartwatches derzeit mit noch zu geringen Akkukapazitäten zu kämpfen haben.

Solid-State-Akkus lassen sich außerdem in vielen verschiedenen Formen herstellen, weil nicht mehr auf flüssiges Elektrolytmaterial geachtet werden muss. Das ist für den Wearables-Bereich ideal, wo ein Akku beispielsweise im Armband verbaut werden könnte.

Noch ist unklar, was Akkus mit dem neuen Prozess kosten werden – und wie viel Energie sie tatsächlich speichern. Auch zur Ladegeschwindigkeit äußert sich Applied Materials noch nicht. Ein grundsätzliches Problem gab es bislang beim Energieoutput. Dieser ist durch das weniger leitfähige Feststoffelektrolytmaterial geringer. Applied Materials will hier jedoch an technischen Lösungen arbeiten. Zudem sollen dicke Schichten besonders schnell aufgebracht werden können, um die Kapazität zu steigern. (bsc)