KI-generiertes Symbolbild: Batteriezelle und Elektrodenmaterial in einer beispielhaften Laborumgebung.
Fraunhofer ISE meldet einen Fortschritt beim Batterieaufbau: Dickere Elektrodenbeschichtungen ermöglichen nach Institutsangaben 10 bis 15 Prozent mehr Energie je Zellgewicht, abhängig von Zelltyp und Auslegung. Die Mitteilung vom 9. September beschreibt Laborzellen und industrienah gefertigte Lithium-Ionen-Prototypen.
Der Ansatz setzt an einer oft übersehenen Eigenschaft von Batterien an: Ein Teil ihres Gewichts entfällt auf Bauteile, die für den Betrieb gebraucht werden, selbst aber keine Energie speichern.
Weniger Folien, mehr speicherndes Material
Zu diesen Bestandteilen gehören die Stromableiter. Das sind dünne Metallfolien, über die der elektrische Strom zu den Elektroden gelangt oder von ihnen abgeführt wird. Auf ihnen liegt die Beschichtung mit dem aktiven Material, das an den Speicherreaktionen beteiligt ist.
Wer mehr aktives Material auf eine Folie aufbringt, braucht für dieselbe Menge davon weniger Folien. So verschiebt sich das Verhältnis zwischen speichernden und übrigen Bestandteilen. Genau diesen Zusammenhang beschreibt Fraunhofer im Projekt VORAN: Dickere Elektroden und weniger Stromableiter sollen die Energiedichte auf Zellebene erhöhen. Dort wird der Ansatz für Natrium-Ionen-Batterien entwickelt.
Die Beschichtungen sind laut ISE bis zu 800 Mikrometer dick, gegenüber üblichen 100 bis 200 Mikrometern. Erprobt wurde der Aufbau an Lithium-, Natrium- und Zink-Ionen-Zellen. Die Zellchemie und der Aufbau sind dabei zwei verschiedene Stellschrauben: Ein günstigeres Verhältnis von aktivem zu passivem Material kann helfen, ohne dass dafür ein völlig neuer Speicherstoff nötig ist.
Dicke Schichten müssen überall gut arbeiten
Mehr Material aufzutragen löst allerdings nicht jede Aufgabe im Zellinneren. Die elektrisch geladenen Teilchen, die Ionen, müssen das Material erreichen können. Auch der mechanische Zusammenhalt der Beschichtung muss stimmen.
Eine im Juli veröffentlichte Studie in Nature Communications untersucht diese Schwierigkeiten bei besonders stark beladenen Lithium-Ionen-Elektroden. Bei nass hergestellten dicken Schichten kann sich das Bindemittel während des Trocknens ungleich verteilen. Das erschwert den Ladungstransport und kann die Haftung an der Metallfolie schwächen. Außerdem muss der Elektrolyt, das leitfähige Medium im Zellinneren, ausreichend in die Elektrode eindringen.
Das Forschungsteam der Studie entwickelte dafür ein anderes Bindemittel. Seine Arbeit untersucht nicht die Fraunhofer-Zellen. Sie zeigt aber, weshalb der Aufbau einer dicken Elektrode ebenso wichtig ist wie die zusätzlich eingebrachte Materialmenge: Der Platzgewinn muss mit gutem Transport und stabilen Schichten zusammenkommen.
Für Anwendungen zählt deshalb das Zusammenspiel von Energieinhalt, Leistung und Lebensdauer. Wie zusätzlich Kühlung und Steuerung das Verhalten eines ganzen Akkus prägen, erläutert unser Hintergrund zu E-Auto-Batterien und Schnellladen.
Die Fertigung gehört zum Konzept
Laut ISE sind die Elektroden PFAS-frei; ihre Herstellung kommt ohne giftige Lösungsmittel aus. Das Institut erwartet einfachere Anlagen und geringere Kosten. Industriepartner Hechinger erwägt eine Industrialisierung für stationäre Speicher, sofern weitere Skalierungs- und Leistungstests überzeugen.
VORAN verbindet dafür Materialentwicklung, Maschinenbau und Zellherstellung. Der Weg zur Batterie führt hier also zugleich durch das Labor und durch die Planung der Produktion. Für einen Hersteller wäre ein höherer Energieinhalt besonders dann wertvoll, wenn sich die Zellen zuverlässig und mit vertretbarem Aufwand in großen Stückzahlen fertigen lassen. An dieser Verbindung von Zellleistung und Herstellbarkeit wird sich der praktische Nutzen des Ansatzes entscheiden.
Quellen
- Fraunhofer ISE: Mehr Energie bei gleichem Gewicht: Fraunhofer ISE optimiert Batteriezellen, 9. September 2026.
- Fraunhofer ISE: VORAN – Innovative Natrium-Ionen-Batteriespeicher für stationäre und mobile Anwendungen, Projektbeschreibung, abgerufen am 13. September 2026.
- Nature Communications: Wet-processed high-areal-capacity electrodes via transformative spandex–poly(acrylic acid) binder toward 450 Wh kg−1 lithium-ion batteries, 23. Juli 2026, DOI: 10.1038/s41467-026-76014-4.
- TechZeitGeist: IEA sieht schnelleres Laden: Was das 2026 für E-Auto-Batterien bedeutet, ergänzender Hintergrund, abgerufen am 13. September 2026.
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