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Leclanché: Umweltfreundliche Li-Io-Batterien vor Durchbruch?

Die neu entwickelten Zellen sollen 20 Prozent mehr Leistung liefern. Dabei senkt die Verwendung von NMCA-Kathoden mit hoher spezifischer Kapazität den Kobaltanteil der Elektroden auf fünf Prozent. 

Die neuen G/NMCA-Zellen verfügen über eine um 20 % höhere Energiedichte als Vorgängerprodukte. (Foto: Leclanché)
Die neuen G/NMCA-Zellen verfügen über eine um 20 % höhere Energiedichte als Vorgängerprodukte. (Foto: Leclanché)
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Johannes Reichel
von Claus Bünnagel

Leclanché ist bei der umweltgerechten Fertigung moderner G/NMCA-Zellen nach eigenen Angaben ein Durchbruch gelungen: Demnach könne das Schweizer Unternehmen als erster Hersteller weltweit in einem umweltschonenden wasserbasierten Verfahren den Kobaltanteil in NMCA-Elektroden von bisher 20 auf 5 % senken. Dabei verzichte Leclanché gänzlich auf den Einsatz der ansonsten im Produktionsprozess üblichen, stark toxischen organischen Lösemittel (NMP). Die neuen G/NMCA-Zellen verfügen laut Hersteller über eine um 20 % höhere Energiedichte als Vorgängerprodukte – bei gleicher Größe, gleichem Gewicht und hoher Performance. NMCA-Kathoden auf Basis wasserbasierter Binder sind leichter zu entsorgen und wiederverwertbar.

Mit der wasserbasierten Fertigung der hochkapazitiven NMCA-Kathoden haben wir einen entscheidenden Meilenstein in der Lithium-Ionen-Technologie erreicht. Bisher galt ihre Herstellung mit umweltschonenden Verfahren als unmöglich. Doch jetzt beherrschen wir den Prozess. (Dr. Hilmi Buqa, Vizepräsident Forschung und Entwicklung)

Nickel-Anteil von rund 90 %

Leclanché ist nach eigenen Angaben das erste Unternehmen weltweit, das das umweltfreundliche Verfahren in die Produktion der Li-Ion-Zellen implementiert: Die neu entwickelte G/NMCA-Zelle besitze einen Nickel-Anteil von rund 90 %, was die Energiedichte steigere und die deutliche Verringerung des Kobaltanteils um 15 % ermögliche. Zugleich biete sie eine längere Lebensdauer, eine hohe Zyklenfestigkeit sowie eine gute Ladefähigkeit. Dank der hohen Volumendichte und der hohen Zyklenstabilität eigneten sich die neuen Zellen nicht nur besonders gut für Elektroautos, sondern auch für Schwerlastanwendungen wie bei Schiffen, Bussen und Lkw.

Wasserbasiertes Fertigungsverfahren von Leclanché

Hochkapazitive NMCA-Kathoden (Nickel-Mangan-Kobalt-Aluminiumoxid) ermöglichen eine 20-prozentige Steigerung der Energiedichte einer Li-Ion-Zelle gegenüber herkömmlichen G/NMC-Zellen. Allerdings werden diese Kathoden von den meisten Herstellern unter Verwendung organischer Lösemittel wie NMP (N-Methylpyrrolidon) gefertigt. Diese sind hochgiftig und umweltschädigend. Im April 2018 wurde NMP in die Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe aufgenommen, die schwerwiegende irreversible Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt haben können. Die Verwendung von NMP wurde deshalb von der Europäischen Kommission eingeschränkt.

Leclanché setzt bei seinem Fertigungsverfahren hingegen seit rund 13 Jahren auf wässrige Bindemittel – und ist darin weltweit Vorreiter. In dem technisch einfacheren Prozess werden keine organischen Lösemittel eingesetzt. Das bannt nicht nur die Explosionsgefahr – es besteht auch keine Gesundheitsgefährdung für die Mitarbeitenden im Produktionsprozess. Ein weiteres Plus: Dank des wasserbasierten Verfahrens kann Leclanché auf energieintensive Prozesse zum Trocknen, Ablüften und Recycling der Lösemittel verzichten. Durch den 10- bis 30-prozentig niedrigeren Energieverbrauch verbessert das Leclanché-Verfahren zugleich den CO2-Fußabdruck der Batteriezellenproduktion.

Produktion in Deutschland

Leclanché zählt zu den wenigen unabhängigen Herstellern von Lithium-Ionen-Batteriezellen in Europa. Die großformatigen Zellen stammen zu 100 % aus deutscher Produktion am Standort Willstätt in Baden-Württemberg. Die Modulproduktion erfolgt auf einer hochmodernen automatisierten Montagelinie am Unternehmenssitz in Yverdon in der Schweiz. Einzigartig in Europa sind dabei sowohl die langjährige Erfahrung als auch die Tiefe der Fertigungskette: Leclanché verfügt über das vollständige Know-how zur Herstellung hochwertiger Lithium-Ionen-Zellen – von der Elektrochemie bis hin zur Batterie-Management-Software und der Kombination der Batteriesysteme – und deckt damit die gesamte technische Wertschöpfungskette ab. Die neuen umweltschonenden G/NMCA-Zellen von Leclanché werden voraussichtlich 2024 am Markt verfügbar sein.

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