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Elektroauto: Toyota entwickelt Feststoffakkus mit Mineralölriesen Idemitsu Kosan

Toyota nennt Feststoffakkus "Schlüssel zur CO₂-Neutralität" und will die organischen Elektrolyten des Erdölkonzerns Idemitsi Kosan gemeinsam weiterentwickeln.

Beträchtlicher Umweltfaktor
Keramisch oder organisch?
Hochskalieren auf industrielle Maßstäbe
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Feststoffbatterie-Prototyp von Toyota und Idemitsu

(Bild: Toyota)

Toyota holt sich Verstärkung für die Entwicklung von Feststoffakkus für Elektroautos. Der Autohersteller verkündet eine Entwicklungszusammenarbeit auf diesem Gebiet bis 2027/2028 mit dem japanischen Energiekonzern Idemitsu Kosan. Dabei soll vor allem eine Lieferkette zur Serienproduktion von Feststoffbatterien aufgesetzt werden, um bis zum Ende der Kooperation eine marktreife Lösung in den Händen zu halten.

Beträchtlicher Umweltfaktor

Grundlegende Entwicklungen auf diesem Gebiet betreibt Idemitsi Kosan seit 2001, Toyota arbeitet seit 2006 daran. Der Autohersteller setzt so große Hoffnungen in die Technologie, dass er sie heute als “Schlüsselkomponente auf dem Weg zur CO₂-Neutralität” bezeichnet. Damit dürfte nicht allein die Elektrifizierung der Autos, sondern auch der zur Produktion herkömmlicher Zellen noch sehr hohe Energieeinsatz bzw. dessen CO₂-Ausstoß gemeint sein. Von den neuen Materialien in Feststoffakkus erhofft man sich zudem eine höhere Energiedichte, für Elektroautos also eine größere Reichweite bei gleichem Gewicht. Aufseiten der Produktion bedeutet der erhoffte 40-prozentige Vorteil in der volumetrischen Speicherdichte einen deutlich verringerten Materialeinsatz – ein weiterer beträchtlicher Umweltfaktor. Zudem gelten solche Akkus als brandsicherer und bestehen aus vorwiegend ungiftigen Komponenten.

Keramisch oder organisch?

Als Nachteil gilt bislang jedoch noch ihre im Vergleich zu den bewährten Elektroden eingeschränkte Haltbarkeit. Beide Partner konzentrieren sich auf die Entwicklung von Sulfid-Feststoffelektrolyten. Plastischer als andere Werkstoffe seien sie einfacher zu verarbeiten, was die Massenproduktion von Feststoffbatterien vereinfachen könnte, schreibt Toyota. Idemitsu Kosan ist einer der beiden größten lokalen Player im Mineralöl-Business und hat naheliegenderweise eine Technologie basierend auf Polymeren entwickelt, im Gegensatz zu den anderen Ansätzen, die glas- oder keramikbasierte Elektroden nutzen. Die von Toyota und Idemitsu Kosan gewählten organischen Festelektrolyte haben zwar einen geringen Kontaktwiderstand, aber auch eine geringere Leitfähigkeit als keramisch basierte.

Hochskalieren auf industrielle Maßstäbe

Idemitsu Kosan bringt sein Know-how für die Produktion von Lithiumsulfid als Vorprodukt für den Festelektrolyt in die Partnerschaft ein. Daher wird es vor allem um den zweiten Schritt – die Entwicklung und Produktion von Sulfid-Feststoffelektrolyten – sowie das dazu nötige Versorgungsumfeld gehen. Die Produktion im Labormaßstab soll dazu laufend in einer kleineren Pilotanlage und dem gleichzeitigen Aufbau einer größeren Anlage auf industriell nutzbare Maßstäbe hochskaliert werden.

Der Plan sieht folgende Schritte vor: Zunächst soll in einer großen Pilotanlage von Idemitsu Kosan eine Serienproduktion aufgebaut werden. Dabei soll es zunächst um den Umgang mit den Werkstoffen gehen. Im folgenden Schritt soll die Fließbandfertigung perfektioniert werden. Parallel will Toyota seine batterieelektrischen Autos auf die Verwendung von Feststoffakkus mit dem Ziel einer Markteinführung bis 2027/2028 weiterentwickeln. Abschließend wollen die Partner die fertig aufgebauten Abläufe untersuchen und verfeinern.