Additive Fertigung 3D-gedruckte Batterien aus Sachsen

Von Simone Käfer

Ein selbst entwickeltes 3D-Druck-Verfahren soll die Batteriezellen von Blackstone Technology günstiger und effizienter machen. Das neue Werk und die Produktionslinie stehen bereit.

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Im sächsischen Döbeln fertigt Blackstone Technology Batteriezellen (im Bild) mittels 3D-Druck. Dadurch sind sie leistungsfähiger und lassen sich günstiger herstellen.
Im sächsischen Döbeln fertigt Blackstone Technology Batteriezellen (im Bild) mittels 3D-Druck. Dadurch sind sie leistungsfähiger und lassen sich günstiger herstellen.
(Bild: Blackstone Resources)

In einer neuen Produktionsstätte im sächsischen Döbeln wird die Grundlage für den ersten 1.000-MWh-Meilenstein für die Batteriezellen-Produktion von Blackstone Technology gelegt. „Eine Produktionskapazität von 500 MWh werden wir 2022 erreichen“, ist sich CEO Holger Gritzka sicher.

Nach zehn Jahren müssen die Batterien recycelt werden.

Ulrich Ernst, Gründer von Blackstone Ressources

„Thick Layer Technology“ nennt Blackstone sein additives Verfahren mit dem Batterieelektroden und Separatoren für Lithium-Ionen-Batterien 3D-gedruckt werden. Das Verfahren arbeitet mit wasserbasierten Pasten und Lösungsmitteln, aber ohne Bindemittel und Nachbearbeitungsschritten. Die Separatoren-Schicht wird in einem zweiten 3D-Drucker aufgetragen. Mehr wollte Gritzka nicht verraten.

Welche Vorteile bietet das 3D-Druck-Verfahren?

In dieser Linie werden die Elektroden für die Batteriezellen 3D-gedruckt.
In dieser Linie werden die Elektroden für die Batteriezellen 3D-gedruckt.
(Bild: Blackstone Technology)

Laut Blackstone bringt die eigene Technik diverse Vorteile für Elektroden und Batterien:

  • Die Elektroden können in allen Dimensionen in ihrer Form verändert werden. So entstehen …
  • … dickere Schichten mit 20 Prozent mehr Energiedichte und …
  • … Batterien in fast jeder Form und Größe. Wodurch sie an die Anwendung angepasst werden können.
  • Da weniger inaktives Material wie Kollektorfolie und Separator verbaut wird, ergeben sich Einsparungen von 20 Euro/kWh.
  • Es werden keine toxischen Lösungsmittel verwendet.
  • Es werden auch Separatoren gedruckt.
  • Sensoren sind auf die Elektrode druckbar (Funktionsintegration).
  • Das Verfahren kann für Festkörperbatterien (Solid-State-Batterien) und biopolare Elektroden adaptiert werden.

Heute werden noch keine Festkörperbatterien bei Blackstone produziert, aber der Machbarkeitsnachweis wurde dieses Jahr erbracht und 2022 startet das Projekt. Das Unternehmen verspricht sich 70 Prozent mehr Energiedichte, 6-mal schnelleres Laden und niedrigere Herstellungskosten. Außerdem seien keine gefährlichen, brennbaren oder giftigen Stoffe mehr nötig.

Wie hoch sind die Ersparnisse in der Produktion durch die Thick Layer Technology?

Nicht für die Batterie an sich bietet das 3D-Druck-Verfahren Vorteile. Auch in der Fertigung profitiert Blackstone:

  • Durch einen kompakten Extrusionsprozess und eine kurze Trocknungsstrecke sei die Produktionsfläche 36 Prozent kleiner als bei üblichen Batteriezellen-Produktionen
  • 32 Prozent weniger Energieverbrauch kommen durch eine ausschließlich wässrige Verarbeitung, weniger Trocknung und Microenvironments.
  • An Material kann Blackstone 16 Prozent einsparen.
  • Ein hoher Automatisierungsgrad verringert die Produktionskosten und senkt den Personalbedarf um 30 Prozent.

„Nach zehn Jahren müssen die Batterien recycelt werden“, so Ulrich Ernst, Gründer und CEO von Blackstone Ressources. Daran arbeiten die Experten des Zulieferers noch. Außerdem ist das Ziel, mit nur einem Maschinenpark Batteriezellen in verschiedenen Formen, verschiedene Elektroden und mit unterschiedlichem Elektrolytmaterial additiv zu fertigen.

Warum wählt ein Schweizer Unternehmen das sächsische Döbeln als Standort?

Für Sachsen entschieden sich die Schweizer aufgrund der dort ansässigen ausgeprägten Forschungslandschaft, den High-Tech-Maschinenbaufirmen und vielen Kunden unter anderem aus der Automobilbranche. Außerdem wird im Gegensatz zur Schweiz in Deutschland die Produktion von E-Auto-Komponenten finanziell bezuschusst, merkt Ernst an. So erhielten sie gerade erst eine Förderzulage über 5,7 Millionen Euro von der SAB (Sächsische Aufbaubank). Am Erfolg der Technik lässt Ernst keinen Zweifel und ist sich sicher, dass Döbeln bereits 2023 einen positiven Umsatz melden kann.

Über Blackstone

Die deutsche Tochter des Schweizer Unternehmens Blackstone Resources, die sich auf Batterietechnik und die entsprechenden Metall-Ressourcen spezialisiert hat, entstand 2019 im sächsischen Döbeln mit dem Ziel neue Fertigungsverfahren für Batterien zu entwickeln. Es geht um eine Massenproduktion von Batterien sowohl für E-Fahrzeuge, wie Autos, Busse, Trucks, Schiffe und Industriefahrzeuge, aber auch für 5G-Netze und Energiespeicher.

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