Additive Fertigung 3D-gedruckte Batterien aus Sachsen

Von Simone Käfer

Ein selbst entwickeltes 3D-Druck-Verfahren soll die Batteriezellen von Blackstone Technology günstiger und effizienter machen. Das neue Werk und die Produktionslinie stehen, Massenproduktion ist das Ziel.

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Die 3D-gedruckte Lithium-Ionen-Baterie von Blackstone Technology bietet 3,2 V, 50 Ah. Ihre Form kann der Anwendung angepasst werden.
Die 3D-gedruckte Lithium-Ionen-Baterie von Blackstone Technology bietet 3,2 V, 50 Ah. Ihre Form kann der Anwendung angepasst werden.
(Bild: Blackstone Resources AG)

In einer neuen Produktionsstätte im sächsischen Döbeln wird die Grundlage für den ersten 1.000-MWh-Meilenstein für die Batteriezellen-Produktion von Blackstone Technology gelegt. „Eien Produktionskapazität von 500 MWh werden wir 2022 erreichen“, ist sich Holger Gritzka, CEO von Blackstone Technology, sicher. Die deutsche Tochter des Schweizer Unternehmens Blackstone Resources, die sich auf Batterietechnologien und die entsprechenden Metall-Ressourcen spezialisiert hat, entstand 2019 im sächsischen Döbeln mit dem Ziel neue Fertigungsverfahren für Batterien zu entwickeln. Es geht um eine Massenproduktion von Batterien sowohl für E-Fahrzeuge, wie Autos, Busse, Trucks, Schiffe und Industriefahrzeuge, aber auch für 5G-Netze und Energiespeicher.

Thick Layer Technology nennt Blackstone sein additives Verfahren mit dem Batterieelektroden und Separatoren für Lithium-Ionen-Batterien 3D-gedruckt werden. Das Verfahren arbeitet mit wasserbasierten Pasten und Lösungsmitteln, aber ohne Bindemittel und Nachbearbeitungsschritten. Die Separatoren-Schicht wird in einem zweiten 3D-Drucker aufgetragen. Mehr wollte Gritzka nicht verraten.

Welche Vorteile bietet das 3D-Druck-Verfahren?

Laut Blackstone bringt die Thick Layer Technology folgende Vorteile für Elektroden und Batterien:

  • Die Elektroden können in allen 3D-Dimensionen in ihrer Form verändert werden. So entstehen …
  • … dickere Schichten mit 20 % mehr Energiedichte und …
  • … Batterien in fast jeder Form und Größe. Wodurch sie an die Anwendung angepasst werden können.
  • Da weniger inaktives Material wie Kollektorfolie und Separator verbaut wird, ergeben sich Einsparungen von 20 Euro/kWh.
  • Es werden keine toxischen Lösungsmittel verwendet
  • Auch Separatoren werden gedruckt.
  • Sensoren sind auf die Elektrode druckbar (Funktionsintegration)
  • Das Verfahren kann für Festkörperbatterien (Solid-State-Batterien) und biopolaren Elektroden adaptiert werden

Heute werden noch keine Festkörperbatterien bei Blackstone produziert, aber der Machbarkeitsnachweis wurde dieses Jahr erbracht und 2022 startet das Projekt. Das Unternehmen verspricht sich 70 % mehr Energiedichte, 6-mal schnelleres Laden und niedrigere Herstellungskosten. Außerdem seien keine gefährlichen, brennbaren oder giftigen Stoffe mehr nötig.

Wie hoch sind die Ersparnisse in der Produktion durch die Thick Layer Technology?

Nicht für die Batterie an sich bietet das 3D-Druck-Verfahren Vorteile. Auch in der Fertigung profitiert Blackstone:

  • Durch einen kompakten Extrusionsprozess und eine kurze Trocknungsstrecke ist Produktionsfläche 36 % kleiner als bei üblichen Batteriezellen-Produktionen
  • 32 % weniger Energieverbrauch kommen durch eine 100 %ige wässrige Verarbeitung, weniger Trocknung und Microenvironments.
  • An Material kann Blackstone 16 % einsparen.
  • Ein hoher Automatisierungsgrad verringert die Produktionskoten und senkt den Personalbedarf um 30 %

„Nach zehn Jahren müssen die Batterien recycelt werden“, so Ulrich Ernst, Gründer und CEO von Blackstone Ressources. Daran arbeiten sie. Außerdem ist die Vision mit nur einem Maschinenpark Batteriezellen in verschiedenen Formen, verschiedene Elektroden und mit unterschiedlichem Elektrolytmaterial additiv zu fertigen.

Warum wählt ein Schweizer Unternehmen das sächsische Döblen als Standort?

Für Sachsen entschieden sich die Schweizer aufgrund der dort ansässigen ausgeprägten Forschungslandschaft, den High-Tech-Maschinenbaufirmen und vielen Kunden unter anderem aus der Automobilbranche. Außerdem wird im Gegensatz zur Schweiz in Deutschland die Produktion der Elektromobilität finanziell bezuschusst, merkt Ernst an. So erhielten sie gerade erst eine Förderzulage über 5,7 Mio. Euro von der SAB (Sächsische Aufbaubank). Am Erfolg der Technik lässt Ernst keinen Zweifel und ist sich sicher, dass Döbeln bereits 2023 einen positiven Umsatz melden kann.

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