Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von Siridion Black: Rechts zu sehen ist ein Schema der Si/C-Struktur mit ansteigender Kohlenstoffkonzentration von innen nach außen.

Bild: Evonik

Silizium-Kohlenstoff-Kompositum Neues Anodenmaterial steigert Leistung von Lithium-Ionen-Akkus

04.03.2021

Das Kompositmaterial Siridion Black soll die Energiedichte von Batterien erhöhen und zusätzlich ihre Schnellladefähigkeit und Energieeffizienz verbessern. Zum Einsatz kommt es in der Anode von Akkus und ist ab sofort in industriellem Maßstab erhältlich.

Evonik hat das Hochleistungsmaterial Siridion Black auf den Markt gebracht. Dabei handelt es sich um ein Silizium-Kohlenstoff-Kompositmaterial für die Anode von Lithium-Ionen-Akkus. Das Unternehmen komplettiert damit sein Angebot an Batteriewerkstoffen, das bereits Aktivmaterialien für Kathoden sowie Metalloxide zur Beschichtung von Separatorfolien enthält.

„Die Markteinführung von Siridion Black markiert einen wichtigen Meilenstein in der strategischen Entwicklung unseres Portfolios“, sagt Peter Friesenhahn, Leiter der Business Line Silanes bei Evonik. „Wir stärken unser Angebot für attraktive, technologiegetriebene Wachstumsmärkte und positionieren uns als Innovationspartner für unsere Kunden.“

Besonderheiten des neuen Materials

Bislang wird vor allem Graphit als Anodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Für Batterien mit größerer Kapazität brauche es jedoch neue Materialien, die auch ein schnelleres Laden ermöglichen, sagt Björn Borup, in der Business Line Silanes für das Marketing von Batteriematerialien zuständig. „Als Additiv lässt sich unsere Lösung rasch in bestehende Anodenmaterialien und Produktionsprozesse integrieren und ist gut mit anderen Batteriematerialien zu kombinieren“, fügt er an.

Hergestellt wird das Pulver durch Gasphasensynthese. Es besteht aus vereinzelten ungesinterten kugelförmigen Partikeln, die wenige hundert Nanometer groß sind.

Innerhalb der amorphen Partikel steigt die Kohlenstoffkonzentration dabei von innen nach außen an. Das soll für eine besonders hohe Stabilität sorgen. „Zudem sind die Kügelchen durch den höheren Kohlenstoffgehalt an der Oberfläche besser vor Oxidation geschützt und leichter zu verarbeiten“, ergänzt Dr. Julia Lyubina, verantwortlich für die Entwicklung und Kommerzialisierung von Siridion Black.

Vorteile für Wearables und Mobilgeräte

Siridion Black wurde in einer Zusammenarbeit zwischen den Evonik-Bereichen Research, Development & Innovation und Silanes entwickelt. Gemeinsam mit der Universität Duisburg-Essen arbeiten sie daran, Lithium-Ionen-Batterien leistungsfähiger zu machen. Das Projekt wird noch bis 2023 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

„Unser Material ermöglicht maßgeschneiderte Lösungen“, sagt Lyubina. „Es gibt den Anodenherstellern und ihren Kunden die nötige Flexibilität, die Batterien genau an die jeweiligen Bedürfnisse anzupassen.“ Gerade Hersteller von Wearables oder Mobilgeräten sollen von dieser Designfreiheit profitieren.

Das kohlenstoffbedeckte Silizium ist im industriellen Maßstab verfügbar. Erstmals vorgestellt wird es auf der Fachmesse China International Battery Fair vom 19. bis zum 21. März 2021 in Shenzen, China. Evonik ist dort am Stand 1GT087 zu finden.

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