Batterie-Entwicklung: Großer Sprung in kleinem Wearable ​

Das Materialunternehmen Sila im kalifornischen Alameda arbeitet seit zehn Jahren daran, die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen. Dazu bringt es Siliziumpartikel in den Graphit der Anode ein. So kann diese mehr ladungstransportierende Lithium-Ionen aufnehmen, was Elektrogeräten mehr Ausdauer und E-Autos mehr Reichweite verschafft. Die Silizium-Partikel stellen etwa 25 Prozent der Anoden-Kapazität bereit, der Rest entfällt auf normales Graphit.

Forscher sehen in Silizium seit Langem an einer vielversprechenden Möglichkeit, die Energiedichte von Batterien zu erhöhen, da sich seine Atome – aufs Gewicht gesehen – mit zehnmal mehr Lithium-Ionen verbinden können als Graphit. Silizium-Anoden neigten jedoch dazu, während des Ladens zu zerbröckeln, weil sie sich beim Aufnehmen der Ionen, die zwischen den Elektroden hin und her pendeln, ausdehnen.

Silizium-Anoden in Wearable eingesetzt

Um sein Verfahren zu optimieren, arbeitete sich das Unternehmen durch mehr als 50.000 chemische Verbesserungsschritte, und baute gleichzeitig seine Produktionskapazität aus. Jetzt bringt es sein erstes Produkt auf den Markt: Anodenpulver für die Batterie des kleinen Fitness-Wearables "Whoop 4.0".

Dies soll auch für Batterien jenseits der Gadgets einen großen Schritt nach vorn bedeuten, hofft Sila-Geschäftsführer Gene Berdichevsky. Denn oft lassen sich vielversprechende Laborergebnisse nicht in kommerziellen Erfolg umsetzen.

"Stellen Sie sich den Whoop 4.0 als unseren Tesla Roadster vor", sagt Berdichevsky, der als siebter Mitarbeiter von Tesla dabei half, einige der Batterieprobleme für das erste E-Auto des Unternehmens zu lösen. "Es ist wirklich das erste Gerät auf dem Markt, das diesen Durchbruch belegt." Es konnte um ein Drittel verkleinert werden, ohne die bisherige Batterielaufzeit von fünf Tagen einzuschränken. Nun ist das Produkt so dünn, dass es in Kleidung eingesetzt oder wie eine Uhr getragen werden kann. Es ist am 8. September in den Handel gekommen.

Bedeutender Energie-Zuwachs

Gemeinsam mit anderen Fortschritten hat das neue Material die Energiedichte der Whoop-Batterie um etwa 17 Prozent erhöht. Dies ist ein bedeutender Zuwachs in einem Bereich, der sich in der Regel jedes Jahr nur um einige Prozent verbessert. Er entspreche etwa dem Fortschritt von vier Jahren normaler Batterie-Entwicklung "in einem einzigen großen Sprung", sagt Venkat Viswanathan, außerordentlicher Professor für Maschinenbau an der Carnegie Mellon University. Dabei gibt er zu bedenken, dass die größere Herausforderung darin bestehen wird, das Graphit nicht nur teilweise, sondern vollständig zu ersetzen. Dies erfordere noch mehr Präzision.

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Sila, das im vergangenen Januar eine Finanzierungsrunde in Höhe von 590 Millionen Dollar angekündigt hatte, hat auch Partnerschaften zur Entwicklung von Batteriematerialien für Automobilhersteller wie BMW und Daimler geschlossen. Laut dem Unternehmen könnte seine Technik später einmal bis zu 40 Prozent mehr Energie in Lithium-Ionen-Batterien speichern.

(jle)