Der neue Trockenraum schafft auf 37 Quadratmetern mit einem besonders niedrigen Taupunkt von -50 °C die Voraussetzung für die Verarbeitung feuchtigkeitsempfindlicher Materialien, wie sie in modernen und künftigen Batterien zum Einsatz kommen [1]. Dies betrifft namentlich Lithium, ein Schlüsselmaterial für neuartige Batterien mit hoher Energiedichte.
Ausserdem ist der Trockenraum mit einer Pilotlinie zur Montage von Pouch-Zellen ausgestattet, wie sie in Elektroautos und Smartphones verwendet werden. Dabei handelt es sich um eine typische Bauform, in der ein Lithium-Polymer-Akkumulator ausgeführt werden kann.
Trockenraum und Pilotlinie zusammen erlauben die Entwicklung von Batterieprototypen in industrieähnlichen Formaten und Kapazitäten. Im Besonderen lassen sich Test-Pouch-Zellen mit einer Kapazität von bis zu 5 Amperestunden fertigen. Das reicht aus, um zum Beispiel ein Gerät mit einem Ampere Verbrauch für fünf Stunden oder mit fünf Ampere Verbrauch für eine Stunde zu versorgen.
Die neuen technischen Möglichkeiten stellen ausserdem einen integralen Bestandteil der Infrastruktur des CSEM, Battery Innovation Hub in Neuchâtel dar. Dieser verfügt über eine jahrzehntelange Erfahrung in Beschichtungstechnologien für Photovoltaik und konzentriert sich auf Materialien und Schnittstellen. Zudem ist der Hub in der Entwicklung fortschrittlicher Batteriemanagementsysteme aktiv. So finden Unternehmen hier ein Sprungbrett für einen schnellen Übergang von der Idee über die Forschung bis zur Marktreife.
Kritische Technologie für Automobilindustrie
Grosse Hoffnungen ruhen auf Festkörper-Lithium-Metall-Batterien. Sie bringen gegenüber herkömmlichen Akkus höhere Energiedichten, mehr Reichweite (ca. +30 %) und kürzere Ladezeiten (ca. die Hälfte) ins Automobil. Noch dazu senken sie das Risiko von Bränden und die Produktionskosten.
Mercedes hat bereits ein Erprobungsfahrzeug auf die Strasse geschickt. VW plant noch für dieses Jahr eine Pilotanlage für die Testproduktion von Feststoff-Akkus [2].
Unterschiedliche Elektroden-Designs
Nissan will bis Ende des Geschäftsjahres 2028 eine Festkörperbatterie («all solid state battery», ASSB) auf den Markt bringen. Das Unternehmen steht zwar noch nicht kurz vor der Serienproduktion, ist aber bei der Fertigstellung des Designs schon weit fortgeschritten [3].
Bei seiner ASSB verwendet Nissan eine Lithium-Metall-Anode mit einem Schwefelelektrolyten. Für die Kathode kommt Nickel-Mangan-Kobalt in Frage möglich, doch möchte man Kobalt wegen seiner Seltenheit und des entsprechend hohen Preises nach Möglichkeit vermeiden. Günstigere Alternativen werden in Nickel-Mangan oder Schwefel-Mangan gesehen.
In Zukunft dürfte eine weitere Diversifizierung der heute verfügbaren Akkumulator-Technologien erfolgen. Einige Experten sehen einen Durchbruch bei Festkörper-Lithium-Metall-Batterien als kritische Grösse für die Wettbewerbsfähigkeit. Über sie könnte Automobilbau-Endspiel in der Akku-Technik mitentscheiden.
Trockenraum in einer Schlüsselrolle
Allerdings bleibt die Produktion von Festkörper-Lithium-Metall-Batterien einstweilen eine Herausforderung, insbesondere die komplexe Herstellung und Handhabung von Lithium-Metall-Anoden. Der neue CSEM-Trockenraum kann eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung skalierbarer Prozesse spielen.
Darüber hinaus werden die hier entwickelten Batterien in vielen Bereichen Anwendung finden, von biomedizinischen Produkten bis hin zur Raumfahrt. Diese ehrgeizige Initiative wird von wichtigen Finanzpartnern unterstützt, darunter die Banque Cantonale Neuchâteloise, der Fonds Cantonal de l’Énergie, der Energie- und Umweltdienst des Kantons Neuenburg sowie der Fonds Vitale Energie, ergänzt durch Beiträge mehrerer Industriepartner.
Impuls für Schweizer Startups und KMU
CSEM öffnet einen Teil des Trockenraums gezielt für Startups, kleine und mittlere Unternehmen, um ihnen den Zugang zu einer Infrastruktur auf dem Stand der Technik zu erleichtern und ihre Innovationsrisiken zu senken. Rund 10 Quadratmeter der Fläche stehen flexibel zur Verfügung, so dass junge Unternehmen neue Technologien unter professionellen Bedingungen entwickeln und schneller in die industrielle Produktion überführen können – bei reduzierten Kosten und Risiken.
Literatur
1. CSEM eröffnet ersten Schweizer Trockenraum und beschleunigt so die Batterieinnovation, Medienmitteilung des CSEM (Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique)/Basis für den vorliegenden Artikel, https://www.csem.ch/de/presse/die-erste-trockenraum-anlage-der-schweiz/, Zugriff am 10.6.2025
2. Holger Holzer, Wolfgang Rudschies: Feststoffbatterie: Ist das die Zukunft im Elektroauto? https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/laden/feststoffbatterie/, Zugriff am 10.6.2025
3. https://insideevs.de/news/755965/nissan-festkoerperbatterie-marktstart-2028/#google_vignette, Zugriff am 10.6.2025
