Wie Malvern Panalytical Innovationen in der Batterieherstellung ermöglicht

Batterien gewinnen zunehmend Ansehen als praktikable Option für nachhaltige Energiespeicherung und elektrischen Transport. Umesh Tiwari, Global Manager for Advanced Materials und Experte für Batterien und erneuerbare Energien, spricht über die aktuelle Batterielandschaft, die Zukunft der Batterietechnologien und die Lösungen, die Malvern Panalytical zu bieten hat.

Was sind heute die größten Herausforderungen und Chancen der Batteriebranche? 

Batterietechnologien entwickeln sich schnell weiter – dies bietet Chancen, stellt uns aber auch vor Herausforderungen. Die Materialien verändern sich ständig und es ergeben sich ständig neue Möglichkeiten. Bei Investitionen ist Vorsicht geboten, da die Menschen nicht darauf vertrauen können, dass das Produkt oder die Technologie, in die sie heute investieren, auch morgen noch relevant sein wird. Allerdings hat die Batteriebranche auch viel spannendes Potenzial. Es gibt nicht nur eine wachsende Nachfrage nach Batterien für Elektrofahrzeuge (EVs), sondern auch Möglichkeiten für Unternehmen, die aktuellen Batteriestandards zu verbessern. Im Moment kann zum Beispiel ein Elektroauto mit einer einzigen Ladung 400–600 Kilometer fahren – neue Materialien versprechen jedoch mittlerweile, diese Reichweite auf bis zu 1.600 Kilometer zu erhöhen. Wenn Unternehmen in diese Lösungen investieren, sie kommerzialisieren und Patente anmelden, werden sie von den Pionier-Vorteilen profitieren. 

Wie hilft Malvern Panalytical seinen Kunden, diese Chancen zu nutzen?

Unsere Kunden benötigen leistungsstarke Werkzeuge, um Materialien für ihre Batterien zu testen und zu qualifizieren – von der Pulver- und Schlammphase bis zur Beschichtung der Elektroden und der Zellmontage. Wir verfügen über zahlreiche Technologien, die Unternehmen bei der Analyse von Partikelgröße und -form, Elementarzusammensetzung, Kristallstruktur usw. unterstützen, die einen direkten Einfluss auf kritische Parameter wie Energie- und Leistungsdichte sowie die Stabilität von Batterien haben. 

Wir arbeiten ständig daran, unsere Ausrüstung zu verbessern, um sicherzustellen, dass unsere Kunden von innovativen Lösungen profitieren. Empyrean, unser Röntgendiffraktionsinstrument, ist ein gutes Beispiel dafür. Wir entwickeln derzeit neues Zubehör, um es noch leistungsfähiger zu machen – z. B. Funktionen, mit denen Anwender Batteriezellen bei Temperaturen von -10 °C bis 70 °C analysieren können. Dies wird bei der Optimierung der Batterien für kalte und heiße Umgebungen hilfreich sein.

Was ist Ihrer Meinung nach der derzeit größte Trend in der Batterietechnologie?

Das Potenzial verschiedener Chemikalien wie Lithium-Schwefel- und Natrium-Ionen-Batterien wird immer interessanter – aber die vielversprechendste Richtung für die Industrie sind Feststoffbatterien. 

Derzeit werden Batterien mit flüssigem Elektrolyt betrieben, wodurch sie leicht entzündlich sind. Neue Technologien führen uns zunehmend zu Batterien mit festen Elektrolyten, die deutlich sicherer sind. Darüber hinaus können Sie durch die Entwicklung einer Feststoffbatterie deren Kapazität erhöhen. Und es gibt noch mehr gute Nachrichten: Feste Elektrolyte sind mit aktuellen Technologien kompatibel, was bedeutet, dass sie schneller kommerzialisiert werden können.

Weitere Trends sind die kobaltfreie Kathodenchemie und die Beschichtung von Festkörperelektroden.

Wie stellen Sie sicher, dass Ihre Lösungen den Erwartungen der heutigen Interessenvertreter in Bezug auf Umwelt, Soziales und Governance (ESG) gerecht werden? 

Aus politischer Sicht steht die Sicherheit an erster Stelle – doch im Moment werden Batterien von der Regierung weniger stark reguliert. Stattdessen erfolgt die Regulierung durch internen Wettbewerb: Hersteller von Elektroautos werden nur zuverlässige Batterien von namhaften Unternehmen kaufen, was die Hersteller von Batterien unter Druck setzt, strenge Qualitätskontrollen einzuführen. Das ist natürlich der Bereich, in dem Malvern Panalytical helfen kann.

Was Nachhaltigkeit betrifft, steckt die Regulierung für das Recycling von Batterien noch in den Kinderschuhen. Es gibt jedoch vielversprechende Anzeichen dafür, dass weitere Gesetze verabschiedet werden, die das ordnungsgemäße Recycling alter EV-Batterien fordern. 

Wir sind der Meinung, dass beim Recycling von Batterien definitiv noch mehr getan werden muss, da alte Batterien bis zu 80 % an Materialien beinhalten, die für neue Batterien verwendet werden können und weil die Verbreitung von giftigen Abfällen in der Natur verringert werden muss. Dabei möchten wir unseren Kunden helfen. Mit unseren Lösungen können Kunden die Partikelgröße einer gebrauchten Batterie (mit unserem Laserbeugungsinstrument Mastersizer 3000), ihre Elementzusammensetzung (mit unseren Röntgenfluoreszenzspektrometern) und natürlich die enthaltenen Materialien (mit unseren Röntgendiffraktometern) bewerten.

Wie sieht die Zukunft für Batterien aus?

Batterien werden höchstwahrscheinlich mit Wasserstoffenergie Seite an Seite stehen. Es geht nicht darum, dass die eine Technologie die andere übertrifft: Beide werden sich im Energiesektor ergänzen – aber in gewissem Maße auch miteinander konkurrieren.

Insbesondere Europa und China investieren stark in Wasserstoff, da die Frist für die CO2-Neutralität 2050 näher rückt. Brennstoffzellen können entweder Wasserstoff aus Wasser erzeugen oder Wasserstoff in Strom umwandeln. Langfristig besteht daher ein großes Potenzial für die Versorgung des Stromnetzes, der Schwerindustrie und des Schwertransports mit Wasserstoff – und Malvern Panalytical verfügt über zahlreiche Lösungen zur Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie.

Batterien eignen sich dagegen hervorragend für den Betrieb von leichten Fahrzeugen, einschließlich Pkw, und mobilen Geräten wie Telefonen und Laptops. Als Ergänzung zu Lösungen für erneuerbare Energien – wie Solar, Wind oder Geothermie – haben sowohl Batterien als auch Wasserstoff einen festen Platz in der sich wandelnden Energielandschaft. Schließlich müssen wir das gesamte Spektrum der uns zur Verfügung stehenden komplementären, regenerativen Energien optimal nutzen. 

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