AEROXIDE®: Schub für E-Mobilität in Asien

We go beyond to make mobility more sustainable

Leistungsfähige Energiespeicher machen viele Alltagstechnologien überhaupt erst möglich. Das gilt insbesondere im Bereich der Elektromobilität: Zahlreiche Weiterentwicklungen bei Batterietechnologien haben in den vergangenen Jahrzehnten dazu geführt, dass Elektroautos gegenüber herkömmlichen Benzinern immer konkurrenzfähiger werden. Angetrieben werden die meisten E-Fahrzeuge von Lithium-Ionen-Batterien. Doch obwohl sie den Markt seit vielen Jahren dominieren, ist ihr Potenzial in Sachen Leistungsfähigkeit, Reichweite und Anwendungssicherheit noch lange nicht ausgeschöpft.

Genau hier setzt Evonik an. Als etablierter Innovationspartner der Batterieindustrie produziert das Unternehmen für Lithium-Ionen-Batterien verschiedene Performance-Additive der Marke AEROXIDE®. Die Metalloxide sind aus pyrogenem Aluminiumoxid oder pyrogenem Titanoxid zusammengesetzt und weisen eine stark verästelte Nanostrukturierung auf. Mit ihren Eigenschaften verbessern sie zentrale Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien und tragen so dazu bei, die Konkurrenzfähigkeit von E-Fahrzeugen weiter zu erhöhen.

Auf den Markt gekommen sind Lithium-Ionen-Batterien vor rund 30 Jahren. Seitdem bestehen sie im Grunde aus den gleichen Elementen: einem Separator zwischen einer Kathode aus Lithium-Mischoxid und einer Anode meist aus Graphit, beides getränkt in einer flüssigen Elektrolytlösung. Der Separator fungiert in diesem System als eine Art Barriere, die die beiden Elektroden elektrisch voneinander isoliert. Das Problem: Der dünne, aus einem porösen Polymer bestehende Separator tendiert dazu zu schrumpfen, sobald es zu einer Wärmeentwicklung in der Batteriezelle kommt. So steigt das Risiko eines Kurzschlusses, im schlimmsten Fall gefolgt vom thermischen Durchgehen (Thermal Runaway) der gesamten Batterie.

Eine ultradünne Beschichtung des Separators mit AEROXIDE® verhindert den Schrumpfungsprozess und sorgt damit für eine höhere Anwendungssicherheit und Lebensdauer der Energiespeicher. AEROXIDE®-Beschichtungen schützen zudem die Hochleistungskathoden von Lithium-Ionen-Batterien vor vorzeitigem Zerfall. Die Kapazität des Energiespeichers bleibt so über seinen gesamten Lebenszyklus erhalten.

Mit ihren Produkten für Lithium-Ionen-Batterien bedient Evonik einen wachsenden Markt. In einer gemeinsamen Studie haben die RWTH Aachen und das Strategieberatungsunternehmen Roland Berger errechnet, dass der globale Batteriemarkt von 2020 bis 2030 um jährlich 34 Prozent steigen wird. Von dem Boom profitieren wird Asien, das Zentrum der weltweiten Batterieproduktion. Dort finden sich zahlreiche große Hersteller, die die Zukunft der Branche seit Jahren entscheidend prägen.

Um das Potenzial des wachsenden Marktes zu nutzen, legte Evonik im japanischen Yokkaichi im Frühjahr 2023 den Grundstein für ihre erste Anlage für pyrogenes Aluminiumoxid in Asien, ausgerichtet auf die Produktion von Speziallösungen für Lithium-Ionen-Batterietechnologien. Der Spezialchemiekonzern investiert in das Projekt einen zweistelligen Millionen-Euro-Beitrag. Der Bau wird von der japanischen Regierung mit Fördermitteln unterstützt. 2025 soll die Anlage in Betrieb gehen.

Den Standort Yokkaichi betreibt Evonik seit mehr als 50 Jahren in einem Joint Venture. Gestartet war das Werk mit der Produktion von Kieselsäuren der Marke AEROSIL®. Nach und nach wurde das Leistungsangebot ausgebaut. „Pyrogene Oxide stellen wir in Yokkaichi seit vielen Jahrzehnten auf höchstem Niveau her“, sagt Goro Naito, Präsident von Evonik Japan. „Dieses Know-how werden wir künftig auch für die Produktion von pyrogenen Aluminiumoxiden nutzen.“ Von Yokkaichi aus werde Evonik die großen Batteriehersteller in China, Korea und Japan künftig schneller und kostengünstiger mit Produkten wie AEROXIDE® beliefern. „Das wird der E-Mobilität in Asien weiteren Auftrieb verleihen“, so Naito.

Bis die Anlage fertiggestellt ist, stehen für die Mitarbeiter des Standorts zahlreiche Aufgaben an. Shogo Ichinozuka, Ingenieur in der Produktionstechnik, kümmert sich gemeinsam mit seinem Kollegen Saefuludin unter anderem um die Produktionsprozesse der neuen Anlage. „Für die Herstellung der Aluminiumoxide werden wir künftig auch Teile unserer bestehenden Anlage für pyrogene Oxide nutzen. Hier geht es darum, die Prozesse optimal aufeinander abzustimmen“, sagt er. Ichinozuka sieht die Erweiterung der Produktionskapazitäten in Yokkaichi als große Chance: „Wir sind alle sehr stolz, die erste Evonik-Anlage dieser Art in Asien zu betreiben. So können wir von unserem Standort aus mithelfen, die Mobilität in eine nachhaltige Zukunft zu führen.“

Fotos: Evonik Industries AG, Stefan Wildhirt / Evonik Industries AG, Staudinger + Franke / Evonik
Infografik: Pia Bublies