Märkte und Anwendungen
So differenziert wie die Anwendungsbereiche, so differenziert sind auch die Märkte!
Die Technologie wurde 1991 von Sony als Energiequelle zur Versorgung der modernen Unterhaltungselektronik auf den Markt gebracht und hat sich seitdem stark weiterentwickelt. In den letzten Jahren findet die Lithium-Ionen-Batterietechnologie schrittweise ihren Weg in eine Vielzahl von Anwendungen wie Elektroautos, Elektroflugzeuge, Drohnen oder Anwendungen mit noch strengeren Anforderungen, wie sie im Bergbau, bei geologischen Bohrungen oder in der Medizin verwendet werden. Jede Anwendung stellt spezifische Anforderungen an die Batterie. Aufgrund der Vielzahl an verschiedenen Elektrodenkombinationen können nicht alle Anforderungen mit einer universellen Batterieanordnung erfüllt werden. Daher ist eine gezielte Anpassung jeder Batteriekomponente erforderlich, um jeder Anwendung mit maximaler Effizienz gerecht zu werden. In dieser Hinsicht ist die Entwicklung maßgeschneiderter Elektrolyte eine Schlüsselstrategie zum Erfolg. Wir sind bereit, diese Entwicklung bestmöglich zu begleiten und die Produkte unserer Kunden mit maßgeschneiderten Elektrolyten optimal an den spezifischen Markt anzupassen.
Anwendungsbereiche von maßgeschneiderten Elektrolytlösungen
Hochenergie-Zellen
Mit der Anwendung fortschrittlicher Elektrodenmaterialien, wie z.B. Silizium auf der Anodenseite, sind unkonventionelle Elektrolytlösungen zwingend erforderlich. Nur durch den Einsatz maßgeschneiderter Elektrolyte, die durch eine neue Auswahl von Elektrolytlösungsmitteln und/oder Additiven angepasst werden, können fortschrittliche Lithium-Ionen-Zellen mit erhöhter Energiedichte in Bezug auf die Lebensdauer mit konventionellen Zellen auf Basis von Graphit-Anoden mithalten.
Hoch- und Tieftemperatur Anwendungen
Der Einsatzbereich von Lithium-Ionen-Zellen ist derzeit im Temperaturbereich durch die Verwendung von Standard-Elektrolytformulierungen sehr stark eingeschränkt. Normalerweise zwischen 0 und +55 °C beim Laden und -20 und +60 °C beim Entladen. Durch die gezielte Auswahl von entweder Elektrolytlösungsmittelgemischen, Li-Salzgemischen und/oder Additivkombinationen kann der Temperaturbereich erweitert oder in den Nieder- oder Hochtemperaturbereich verschoben werden.
Hochspannungsanwendungen
Standardelektrolyten mangelt es an elektrochemischer Stabilität bei erhöhten Abschlussspannungen, was insbesondere bei der Entwicklung kobaltfreier Kathoden-Aktivmaterialien und/oder der Erhöhung der Betriebsspannung von Interesse ist. Durch gezielte Anpassung von entweder Elektrolyt-Lösungsmittelgemischen, Li-Salz-Gemischen und/oder Additivkombinationen kann die Kompatibilität von Elektrolyten an der Kathoden-Elektrolyt-Grenzfläche bei erhöhten Abschaltspannungen erreicht werden
Hochleistungsanwendungen
Ein schneller Lithium-Ionen-Transport (Li+) durch die Flüssigphase, aber auch die Elektroden-Elektrolyt-Grenzphasen ist für aktuelle und zukünftige Hochleistungsanwendungen wie z.B. beim Schnellladen unerlässlich. Daher müssen die Li+-Ion-Transporteigenschaften innerhalb des Elektrolyten durch eine gezielte Auswahl der richtigen Elektrolytlösungsmittelgemische, Li+-Ion-Salzgemische und/oder Additivkombinationen angepasst werden, um diese Anforderungen zu erfüllen und gleichzeitig eine lange Lebensdauer der Batterie zu gewährleisten.
Neue Zellchemien
Neue Anwendungen, wie z.B. das elektrische Fliegen, erfordern den Einsatz so genannter Technologien der nächsten Generation, wie z.B. Lithium-Schwefel , welche eine höhere gravimetrische Energiedichte im Vergleich zu anderen Zellchemien aufweisen. Diese neuen Zellchemien erfordern vor allem einen optimierten Elektrolyten, der sich in seiner Zusammensetzung im Vergleich zu den herkömmlichen Elektrolyten in der klassischen Lithium-Ionen-Technologie stark unterscheiden kann.
Anwendungen mit hohem Sicherheitsanspruch
Einige Anwendungen erfordern erhöhte Produktionssicherheit. Beispiele hierfür sind medizinische und großskalige stationäre Energiespeichersysteme oder Anwendungen in der Luftfahrt und im Bergbau. Der Elektrolyt spielt dabei eine entscheidende Rolle, um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Die intrinsische Sicherheit von Lithium-Ionen-Zellen kann durch die gezielte Wahl von Lösungsmitteln und Co-Lösungsmittelgemischen, Lithiumsalzgemischen und Sicherheitszusätzen wie Flammschutzmitteln oder Shut-down Additiven optimiert werden. Im Idealfall werden Lebensdauer und Leistung der Batterie nicht beeinträchtigt.
