Feststoff-Akku von Donut Lab: Neuer Test soll Sicherheit demonstrieren

Nach dem Lade-Test auf Pack-Ebene in einem E-Motorrad von Verge Motorcycles in der vergangenen Woche fand der fünfte Test aus der „I Donut Believe“-Kampagne des Unternehmens wieder im Labor statt. Konkret handelt es sich um die Zelle mit der Kennung „DL2“ aus der bereits veröffentlichten Hochtemperaturprüfung: Bei dem Ladevorgang mit 100 Grad Celsius hatte diese Zelle ihr Vakuum verloren, da die Vakuumstruktur, die die Batterie umgibt, beschädigt war. Externe Beobachter hatten damals übrigens aus dem Vorfall geschlossen, dass es sich um eine Batteriezelle mit einem herkömmlichen Flüssig-Elektroylt handeln müsse, da es bei festen Elektrolyten (wie angeblich in der Donut-Zelle) nicht zu Ausgasungen und damit dem beobachteten Aufblähen der Zelle kommen kann.

Jetzt erklärt Donut Lab das Aufblähen aber nicht mit einer Ausgasung des Elektrolyten, sondern mit einem anderen Materialversagen: „Die bei der Prüfung verwendete Batteriezelle nutzte Materialien und Klebstoffe aus dem Lithium-Ionen-Batteriesektor, die nicht für einen Betrieb bei Temperaturen von 100 Grad Celsius ausgelegt sind. Es wurde gemeinhin davon ausgegangen, dass die Batterie völlig beschädigt sei und ein thermisches Durchgehen entwickelt hätte, was im Falle einer Lithium-Ionen-Batterie eine wahrscheinliche Folge ist“, wie es in einer Mitteilung heißt.

Um die Sicherheit der eigenen Feststoff-Zelle zu demonstrieren – und damit indirekt zu belegen, dass es sich tatsächlich um eine Feststoff-Zelle handelt – hat sich das finnische Unternehmen dazu entschlossen, die Entladung der beschädigten Batteriezelle fortzusetzen. Denn: Wäre bei einer Pouchzelle mit Flüssig-Elektrolyt eine solche Klebenaht derart beschädigt worden, dass es zum Eindringen von Luft kommt, wäre sehr wahrscheinlich der flüssige Elektrolyt zumindest teilweise ausgetreten – mit potenziell gefährlichem Ausgang.

„Bei einem ähnlichen Fehler mit einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie gäbe es ernste Folgen. Das flüssige Elektrolyt würde austreten und die Aktivmaterialien würden in Kontakt mit Sauerstoff geraten, was in einem Brand oder einem thermischen Durchgehen resultieren kann“, erklärt Ville Piippo, CTO von Donut Lab. „Lithium-Ionen-Batterien würden nach einem Zusammenbruch der Vakuumstruktur nicht weiter betrieben werden können. Da es sich bei der Donut-Batterie um eine vollständige Feststoff-Batterie handelt, ist sie nicht für solche Reaktionen anfällig.“

An der beschädigten „DL2“-Zelle wurde nicht nur der Entladevorgang nach der Beschädigung während des Hitzetests fortgesetzt. Bei der darauf folgenden Sicherheitsprüfung wurde die Batteriezelle zunächst fünf Standard-1C-Lade- und Entladezyklen unterzogen. „Während dieser Zyklen funktionierte die Batteriezelle völlig normal und sicher, obgleich ihre Vakuumstruktur beschädigt wurde“, so Donut Lab. Die Zelle wurde daraufhin über 50 Zyklen mit einer 5C-Laderate geladen, was einem vollständigen Ladevorgang in 12 Minuten entspricht. Die Tests fanden bei 25 Grad Celsius statt, zudem wurden die aus früheren Tests bekannten Kühlkörper auf und unter der Pouchzelle befestigt.

„Während dieser Zyklen stabilisierte sich die Batteriekapazität bei etwa 11 Amperestunden im Vergleich zu den ursprünglich 25 Amperestunden. Während der fünf 1C-Zyklen am Ende der Messung erholte sich die Batterie jedoch geringfügig“, teilen die Finnen mit. „Die wichtigste Erkenntnis aus dieser Prüfung lautet, dass die Leistung aufgrund der Beschädigung der Außenschale zwar bereits früh abfällt, aber dennoch einen durchgängig sicheren Batteriezellenbetrieb ohne Temperaturspitzen oder Brandgefahr gewährleistet.“

Quelle: Info per E-Mail (Mitteilung), r2.dev (VTT-Report als PDF)