Dyson beteiligt sich an Sakti3: Für zukunftsfähige Akkus gemeinsames Forschen und Entwickeln mit einem der Top 50 innovativsten US-Unternehmen

Das Technologie- und Erfinderunternehmen Dyson beteiligt sich beim amerikanischen Technologieführer für Festkörper-Batterien Sakti3 mit rund 14 Millionen Euro. Mit der Entwicklungspartnerschaft treibt Dyson ehrgeizige Ziele voran: Bis 2019 wollen die Briten mehr als zwei Milliarden Euro in Zukunftstechnologien investieren und in vier neuen Technologiefeldern rund 100 neue Geräte entwickeln. Die leistungsstarken Akkus sollen von Sakti3 kommen. Dem Spin-Off der University of Michigan ist es gelungen, die Energiedichte in Lithium-Ionen-Akkus zu verdoppeln. James Dyson, Gründer und Chefingenieur: „Sakti3 hat echte Leistungssprünge erreicht, mit der die aktuellen Batterietechnologie einfach nicht mithalten kann. Es sind genau diese grundliegenden Technologien - Akkus und Motoren - die man benötigt, damit Geräte richtig funktionieren. Das Team von Sakti3 ist ausgesprochen ambitioniert. Diese Plattform bietet das Potential für eine außergewöhnliche Leistungssteigerung, die die Produkte von Dyson noch leistungsfähiger machen werden.“

Herkömmliche Akkus stoßen an die Leistungsgrenze

Lithium-Ionen-Akkus (kurz Li-Ion-Akkus) sind heute Energiespeicher Nr. 1 für tragbare Elektronikgeräte vom Smartphone bis zum kabellosen Staubsauger von Dyson. Im Vergleich zu früher gebräuchlichen Nickel-Cadmium-Akkumulatoren (NiCd) sind die kompakten Stromspender auf der Basis von Lithium-Verbindungen vergleichsweise leicht und bieten höhere Energiedichten und einen geringeren internen Energieverlust. Rund 20 Jahre nach ihrer Markteinführung mit einer Videokamera von Sony stoßen Li-Ion-Akkus jedoch an ihre Leistungsgrenzen. Zwar hat sich die Speicherkapazität seit den 90er Jahren verdoppelt. Als Energielieferanten für immer stromhungrigere Geräte und Anwendungen müssen sie künftig aber deutlich leistungsstärker und dabei kleiner und leichter werden. Eine Aufgabe, an der Forscher weltweit seit Jahren tüfteln. In den Laboren von Saktri3 ist jetzt endlich der Durchbruch gelungen. Hier nutzt man spezielle mathematische und computermodellierte Verfahren, um die Akkus der Zukunft zu entwickeln.

Festkörper-Lithium-Ionen-Akkus mit doppelter Energiedichte

Dem Forscherteam um die Sakti3-Geschäftsführerin Ann Marie Sastry ist es gelungen, die Energiedichte von Li-Ion-Akkus zu verdoppeln. Grundlage ist ein neuartiger, sehr leitfähiger Elektrolyt, der als Transportmedium für die elektrischen Ladungsträger, die namensgebenden Lithium-Ionen, in der Akkuzelle zum Einsatz kommt. Im Unterschied zu herkömmlichen Akkutechnologien verwenden die Forscher in Michigan kein flüssiges, sondern ein festes Transportmedium. Mit ersten Prototypen erreicht Sakti3 die bislang höchste bekannte Energiedichte in einem Li-Ion-Akku: 1100 Wattstunden pro Liter Volumen. Ein Festkörper-Akku kann aber nicht nur mehr Energie speichern, sondern spart auch Gewicht ein. Denn er ist stabil gegenüber mechanischen Einflüssen und braucht keinen Schutz durch ein Metallgehäuse. Ein fester Elektrolyt läuft außerdem nicht aus, gerät nicht in Brand und muss nicht gekühlt werden.

Massenproduktion von Dünnfilm-Festkörper-Akkus

Sastri3 ist nicht nur der Durchbruch in Sachen Energiedichte gelungen. Die Forscher, haben auch Produktionstechnologien für eine schnelle Filmbeschichtung der Akkuzellen zu niedrigen Kosten entwickelt. Eine Pilotlinie ist derzeit erfolgreich im Probebetrieb. Hier treiben die Amerikaner die Arbeit an einer skalierbarer Ausrüstung für Prototypen der Feststoffakkuzelle unter Hochdruck voran.

Partnerschaft für Zukunftsgerät

Im britischen Malmesbury am Unternehmenssitz von Dyson arbeiten unterdessen Dyson Ingenieure an völlig neuen Gerätekonzepten, die die Sakti3-Technologie integrieren. Für Sastri3 bringt die Kooperation mit Dyson jetzt den ersehnten Schritt zur Kommerzialisierung. „Beide Seiten bringen eine große Menge an Wissen und Leidenschaft ein“, so Sakti3- Gründerin Anne Mary Sastry. Für sie steht fest: „Gemeinsam werden wir die Grundlagen für revolutionäre neue Produkte schaffen.“ Die Technologie von Sakti3 ist nur der Anfang. Die neue Plattform bietet das Potential für weitaus größere Steigerungen der Energiedichte und wird bei Elektrofahrzeugen, bei der Speicherung erneuerbarer Energien, der Miniaturisierung von Technologien und auch in völlig neuen Bereichen Anwendung finden. Mit den Geräten von Dyson wird die neue Technologie erstmals auf den Markt kommen.

Hintergrund: Elektrochemische Kraftwerke: Lithium-Ionen-Akkus

Das Leichtmetall Lithium beziehungsweise Lithium-Verbindungen wie Lithiumoxid werden in herkömmlichen Li-Ionen-Akkus als Elektroden-Werkstoff für den Pluspol (Kathode) eingesetzt. Der Minuspol (Anode) besteht meist aus leitfähigem Graphit. Ein so genannter Separator, eine Membran, hält die elektrischen Gegenpole einerseits auf Distanz und verhindert so einen Kurzschluss. Andererseits ist er durchlässig genug, um Lithium-Ionen passieren zu lassen. Die Ionen sind die elektrischen Ladungsträger der Akkuzelle. Sie wandern beim Laden und Entladen in einem speziellen Transportmedium, dem Elektrolyt, zwischen den Polen hin und her und sorgen für den Potenzialausgleich, also dafür, dass Strom fließt. Die Ionen-Leitfähigkeit des Elektrolyts gilt heute als Schlüsseltechnologie für Li-Ion-Akkus mit höherer Energiedichte. Feste Elektrolyte sind für ihre bessere Energiedichte bekannt, scheiterten aber bislang an ihrer ungenügenden Leitfähigkeit.

Über Sakti3

Sakti3 vermarktet einen Durchbruch: hohe Leistung, niedrige Kosten und eigensichere Festkörperakkumulatoren-Technologie. Das Unternehmen entstand aus der Konstruktionsabteilung der Universität Michigan und gehört seitdem zu den vom Massachusetts Institute of Technology meistgenannten Firmennamen der Top 50 der innovativsten Unternehmen.