Spatial Atomic Layer Deposition (S-ALD)
Eine vielversprechende neue Technologie ist die von den deutschen Fraunhofer-Instituten und der niederländischen Forschungseinrichtung The Netherlands Organisation entwickelte Atomlagenabscheidung, die sogenannte Spatial Atomic Layer Deposition. Bei dieser neuartigen Technologie werden Nano-Beschichtungen mit einer Dicke von circa 1 Nanometer auf das Anodensubstrat aufgetragen, welche zur Bildung einer Passivierungsschicht, der so genannten Artificial Solid Elektrolyte Interphase (A-SEI), führen. Verglichen mit der Solid Elektrolyte Interphase, die sich während der ersten Ladevorgänge an der Anodenoberfläche bildet, zeichnet sich die A-SEI durch eine höhere Leistungsfähigkeit und einen verbesserten Ionenfluss zwischen Kathode und Anode aus. Dadurch sollen laut den Entwicklern Reichweiten von Elektroautos von über 1.000 Kilometer erreicht werden. Zudem schützt die A-SEI die Anoden- und Kathodenaktivmaterialien vor dem Elektrolyten, was die Lebensdauer und Sicherheit der Lithium-Ionen-Batterie erhöht. Die S-ALD-Technologie ist bereits patentiert und ein Unternehmen zur Vermarktung, die SALD BV, gegründet. Die neuen Akkusysteme werden voraussichtlich frühestens ab 2022 oder 2023 in E-Autos zum Einsatz kommen [Sald21, Schä20].

Zelldesign
Ein neues Batteriekonzept, das auf dem sogenannten Bipolar-Prinzip aufbaut, soll zukünftig Reichweiten von bis zu 1.000 Kilometer mit einer Batterieladung ermöglichen. Daran wird im Gemeinschaftsprojekt EMBATT geforscht. Das EMBATT Batteriekonzept zeichnen sich vor allem durch seinen weniger komplexen Aufbau, die höhere Leistungsfähigkeit sowie die hohe Verfügbarkeit von Energie aus [IAV21].
Bei diesem Ansatz werden die einzelnen Batteriezellen nicht - wie bisher üblich - nebeneinander aufgereiht, sondern übereinander gestapelt (siehe Abbildung 1).

Durch die Stapelstruktur ist es möglich, dass sich die Kathode einer Zelle und die Anode der nächsten, darunterliegenden Zelle den Ableiter teilen. Dadurch wird der Füllgrad erhöht und folglich die Energiedichte gesteigert, was sowohl Gewicht als auch Platz spart [IAV21]. Dadurch eignet sich dieses Batteriekonzept besonders gut für die Anwendung im Bereich der Elektromobilität.