Sächsisches Unternehmen greift Japaner auf dem Akku-Markt an
Folienbatterie treibt UMTS-Geräte an

Mit einer neuartigen Keramik-Membran ist es den Entwicklern der Ionity AG gelungen, eine sehr flache und robuste Lithium-Ionen-Batterie zu bauen, die auch höhere Betriebstemperaturen von bis zu 90 Grad Celsius aushält. Vergleichbare Akkus, die beispielsweise vom japanischen Hersteller Sony angeboten werden, sind durch ihre herkömmliche Bauweise dagegen "wesentlich temperaturempfindlicher", sagt Hans-Walter Praas, Technischer Leiter und Mitgründer des Startup-Unternehmens.

DÜSSELDORF. Das Unternehmen aus Kamenz in der Nähe von Dresden hat die neue Batterie jedoch nicht alleine entwickelt, sondern bereits vorhandene Technologien von Emtec und BASF gekauft. Der Chemiekonzern BASF hatte bereits vor Jahren die hauchdünne Keramik-Membran entwickelt, die jetzt in der Folienbatterie Kathode und Anode trennt. Die Membran ist gleichzeitig Träger für einen festen Elektrolyt im Akku. Vorteil: Aus der neuen Batterie können keine Flüssigkeiten mehr auslaufen. Der Elektrolyt ist bei der neuen Akku-Generation Transportmedium und nicht mehr aktives Speichermedium. Eine Stoffumwandlung findet nicht mehr statt.

Nach dem Kauf der Keramik-Technologie hat Ionity selbst die folienartigen Elektroden weiterentwickelt und die neuen Akkus gemeinsam mit dem Paul Scherer Institut in Villingen (Schweiz) zur Serienreife gebracht. Mittlerweile arbeitet Ionity in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut in Karlsruhe schon an der nächsten, noch leistungsfähigeren Generation der so genannten Lithium-Ionen-Polymer-Batterien.

Flexible Produktion möglich

Mit der Folientechnologie, die sich bereits in der Verpackungstechnik bewährt hat, ist es möglich, die Batterien auf jede beliebige Größe zuzuschneiden. "Mit dem Verfahren ist eine flexible Produktion möglich", sagt Ionity-Manager Praas. "Wir können die Folienbatterien je nach Kundenwunsch von 20 mal 20 mm bis 120 mal 120 mm in Großserie herstellen." In Kleinstserien können darüber hinaus alle möglichen Bauformen und Größen realisiert werden.

Als Außenhülle für die Batterie dient eine Folie aus einem Aluminium-Verbundwerkstoff. Durch die Sandwichbauweise können extrem dünne Akkus realisierbar werden: Einschließlich der Außenhülle sind Batteriedicken zwischen 0,4 mm und 6 mm möglich. Dadurch kann die Batterie künftig nicht nur das Handy mit Energie versorgen, sondern auch Smartcards oder neuartige Sicherheitsetiketten, die beispielsweise für eine lückenlose Überwachung der Kühlkette genutzt werden können.

Ein weiterer Vorteil der Lithium-Ionen-Polymer-Batterien: Sie zeigen fast keine Selbstentladung mehr und sind bis zu fünfhundertmal wiederaufladbar - und das innerhalb von wenig mehr als 30 Minuten. "Da die Keramik-Membran eine Porösität von rund 80 Prozent besitzt gegenüber 30 Prozent bei den Separatoren aus Kunststoff, findet der Ladungsaustausch hier wesentlich schneller statt", sagt Ionity-Gründer Praas. "Nach nur 30 Minuten besitzen die Akkus bereits bis zu 90 % ihrer Kapazität." Die Aufladung erfolgt induktiv - berührungslos durch magnetische Energieübertragung über eine Ladestation. Stecker wie bei heute üblichen Handys werden nicht mehr nötig sein.

"Die Folienbatterie von Ionity erzielt eine höhere Energiedichte als Konkurrenzprodukte", bestätigt Angelika Heinzel. Die Forscherin hat bis vor kurzem an kleineren Energiesystemen am Fraunhofer-Institut ISE in Freiburg geforscht und nun einen Lehrstuhl für Brennstoffzellenforschung an der Uni Duisburg übernommen. Nach Einschätzung der Wissenschaftlerin könnte es mit dieser Technik nun erstmals wieder einem deutschen Unternehmen gelingen, auf dem Markt für Lithium-Ionen-Batterie mitzumischen. Diesen Markt beherrschen zurzeit japanische Firmen.

Neuer Akku erfüllt Anforderungen für UMTS-Handys

Die neue Lithium-Ionen-Polymer-Batterie kommt zurzeit auf 166 Wattstunden pro Kilogramm. Vergleichsbatterien bieten zwischen 140 und 150 Wattstunden pro kg. Mit dem weiterentwickelten Akku sollen demnächst 180 Wattstunden pro kg erreicht werden. Dann erfüllt die Batterie die Anforderungen, die Handyhersteller wie Motorola oder Sony/Ericsson an die Energieversorgung der künftigen UMTS-Handys stellen.

Mitte September startet die Serienproduktion der neuen Batterien mit monatlich 50 000 Stück. Im Dezember wird die Anlage auf 200 000 Stück und Ende des 2. Quartals 2003 auf 500 000 hochgefahren. "Wenn dann alles gut läuft, werden wir Anfang 2004 2 Millionen Akkus pro Monat herstellen können", gibt sich Praas optimistisch.

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