Das Technologieunternehmen Donut Lab hat neue Testergebnisse veröffentlicht. Wie aus dem Bericht der Forschungseinrichtung VTT hervorgeht, hat die Donut-Batterie eine Energiedichte von 409 Wh/kg und 805 Wh/l erreicht.
„Dieser Test war relativ unkompliziert, da sich die Energiedichte aus zwei Faktoren ergibt: der Energiemenge, die eine Batteriezelle enthalten kann, sowie ihrem Gewicht oder Platzbedarf. Im Test kam eine Batteriezelle mit derselben chemischen Zusammensetzung wie in den früheren Tests von VTT zum Einsatz, die jedoch im Rahmen unserer umfangreichen Entwicklungsarbeit energieoptimiert wurde“, so Ville Piippo, CTO bei Donut Lab.
Zu Beginn des Tests wurde die Zelle gewogen und vermessen. Anschließend wurde die Batterie bei 25 °C vollständig geladen und entladen, wobei der gesamte Spannungsbereich der Zelle genutzt wurde. So konnte ermittelt werden, wie viele Wattstunden aus der Zelle gewonnen werden können. Beim Teilen der Energie durch die Masse ergibt sich die gravimetrische Energiedichte der Batterie. Zur Ermittlung der volumetrischen Energiedichte teilt man die Energie durch das Volumen.
Maßgeschneiderte Batterielösungen für die verschiedenen Branchen
„Das heutige Testergebnis sowie die anderen im Frühjahr vorgestellten Funktionen zeigen nicht nur die herausragende Innovationskraft der Donut-Batterie. Sie zeigen zudem die grenzenlosen Möglichkeiten unserer Technologie auf, deren Potenzial wir bereits durch relativ geringfügige Optimierungen weiter steigern können. Nach der Markteinführung haben wir uns auf die Entwicklung der nächsten Generation von Zellen konzentriert, deren Produktion wir auf industrielles Niveau hochskalieren wollen“, erläutert Marko Lehtimäki, CEO von Donut Lab.
Das Kundenspektrum von Donut Lab ist vielfältig und erstreckt sich von Vehikeln über Drohnen bis hin zu Batterie-Energiespeichersystemen. „Unser wichtigstes Ziel ist die Entwicklung von Batterielösungen, die den technischen Anforderungen der einzelnen Kunden gerecht werden. Statt einer einzigen standardisierten Batterie entwickeln wir maßgeschneiderte Varianten desselben Materials und optimieren die Technologie kontinuierlich für die Anforderungen verschiedener Branchen. Zur Unterstützung unserer Entwicklungsarbeit wollten wir zudem verschiedene Akteure zur Erprobung und Überprüfung unserer Technologie identifizieren“, ergänzt Lehtimäki.
Intertek bestätigt die bipolare Struktur der Batteriezellen der nächsten Generation
Donut Lab hat in Zusammenarbeit mit dem internationalen Prüf- und Zertifizierungsunternehmen Intertek außerdem eine unabhängige Studie zur nächsten Generation seiner Batteriezellen eingeleitet. Das Unternehmen hat die interne Architektur der Zelle untersucht und dabei deren bipolare Struktur bestätigt.
Im Rahmen seiner strukturellen Untersuchungen konnte Intertek feststellen, dass innerhalb einer einzelnen Zelle mehrere elektrochemische Schichten in Reihe verbunden sind. Auf beiden Seiten der Schichten dienen geteilte Metallfolien als Elektroden. Dabei handelt es sich um eine bipolare Zellstruktur, bei der im Inneren der Zelle durch in Reihe verbundene Schichten eine höhere Spannung erzeugt wird, als wenn einzelne Zellen extern in Reihe verbunden würden.
„Eine bipolare Zellenstruktur ist nur mit einem Festelektrolyten möglich. Jede Flüssigkeit würde zwischen die Schichten gelangen und den Ionenfluss an die falschen Stellen ermöglichen. Aus diesem Grund werden bipolare Zellen nicht mit flüssigen Elektrolyten ausgeführt. Dies bestätigt letztendlich, dass es sich bei unseren Batterien um Feststoffbatterien handelt“, erläutert Piippo.
„Die Herstellung von bipolaren Zellen stellt einen ebenso großen Durchbruch dar wie der Übergang von herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien zu Feststoffbatterien. Mit bipolaren Zellen eröffnen sich bisher nicht realisierbare Möglichkeiten. Sie maximieren die Energiedichte von Batteriepacks und minimieren sowohl deren strukturelle Komplexität als auch die Kosten“, fügt Lehtimäki hinzu.
Der Nageldurchdringungstest belegt die Sicherheit der Batteriezelle
Intertek hat zudem einen Nagelpenetrationstest an der Batteriezelle der nächsten Generation von Donut Lab durchgeführt, um das Verhalten der Zelle unter extremen mechanischen Belastungen zu bewerten. Bei dem Test wurde ein Stahlnagel durch eine vollständig aufgeladene Batteriezelle getrieben und eine Stunde lang in der Zelle belassen, um einen permanenten internen Kurzschluss zu simulieren.
Dies ist bei einer typischen Lithium-Ionen-Batterie mit flüssigem Elektrolyten das Worst-Case-Szenario. Der Kurzschluss leitet die Energie auf einen einzigen Punkt ab, die Temperatur steigt, der flüssige Elektrolyt ist brennbar, und die Zelle kann in ein thermisches Durchgehen geraten, wodurch Rauch, Feuer und sogar eine Explosion entstehen können. In dem von Intertek durchgeführten Test blieb die Batteriezelle von Donut Lab während der gesamten einstündigen Überwachung vollkommen stabil.
„Der Nageldurchdringungstest hat durch seine einfache Durchführung bewiesen, dass unsere Batterie sehr sicher ist. Sichere Zellen vereinfachen außerdem die Konstruktion, machen sie leichter und senken die Kosten auf der Ebene des Batteriepacks“, fasst Piippo zusammen.
Die Testberichte von VTT und Intertek sind hier verfügbar.
