Wenn über Traktionsbatterien für Elektroautos geredet wird, gibt es ein Schlagwort, das synonym für Fortschritt genutzt wird: Die Festkörperbatterie. Wahlweise ist auch von Feststoffbatterien oder Englisch von Solid State Batteries (SSB) mit den Attributen „All“, „Almost“ oder „Semi“ die Rede. Gemeint ist immer, dass der bei den heute gebräuchlichen Zellen flüssige Elektrolyt durch einen festen ersetzt wird. Das ist kein Selbstzweck. Welchen Sinn ergibt das Konzept?

„Der Kernpunkt ist, dass Feststoffbatterien das theoretische Limit bei der Energiedichte verschieben können“, erklärt dazu Dr. Joachim Sann, der an der Justus-Liebig-Universität Gießen forscht. Die in aktuellen Elektroautos eingebauten Batteriesysteme nähern sich schrittweise dem elektrochemischen Optimum dieser Bauarten an, so Sann. Das Streben nach einer qualitativen Verbesserung sei also verständlich.

Ideal der rein metallischen Lithium-Anode

Konkret wäre das Ideal eine Zelle, bei der die Anode aus rein metallischem Lithium statt aus Graphit bestehen würde. Das wiederum ist nicht nur hochreaktiv. Es verändert auch das Volumen beim Be- und Entladen so drastisch, dass die Dauerhaltbarkeit mechanisch zweifelhaft ist. Das Plus ist ein anderes: Die besten in Serie produzierten Batteriezellen mit NMC-Chemie (für die Kathodenmischung aus Nickel, Mangan und Kobalt) kommen bereits auf eine gravimetrische Energiedichte von über 300 Wh/kg auf der Zellebene.

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