Das schwedische Start-up Ligna Energy hat eine Akkutechnik entwickelt, die auf Lignin basiert, einem Reststoff der Zellstoffproduktion.

Das Start-up-Unternehmen Ligna Energy hat eine Batterietechnologie entwickelt, die auf Rohstoffen aus dem Wald basiert, die früher als Abfall aus der Papierproduktion anfielen. Der nächste Schritt des Unternehmens ist die Entwicklung groß angelegter stationärer Energiespeicher mit Batterien, die umweltfreundlich, skalierbar, kostengünstig und sicher sind.

Das in Norrköping ansässige Unternehmen Ligna Energy möchte Lignin nutzen – eine in der Natur vorkommende organische Verbindung, die dazu beiträgt, dem Holz seine mechanische Festigkeit zu verleihen. Peter Ringstad: „Die Forstindustrie verwendet Zellulose, die zu etwa 70 Prozent aus Holzrohstoffen für die Zellstoffproduktion gewonnen wird. Der Rest ist Abfall und das ist der Teil, aus dem wir in Zukunft Batterien herstellen wollen“, sagt Peter Ringstad, CEO von Ligna.

Noch nicht vollständig patentiert

Ringstad kann jedoch keine Einzelheiten über die Bausteine und die Funktion der Batterie preisgeben, da die Technologie noch nicht vollständig patentiert ist. Er wird dennoch einiges verraten: Der Elektrolyt besteht zum Beispiel aus Wasser mit Salzen und die Batterie hat dünne Metallkollektoren. Das aktive Material der positiven Elektrode besteht aus Kohlenstoff und Lignin, während die andere Seite aus einem anderen organischen Polymer und Kohlenstoff besteht. Zwischen den Schichten wird ein Separator auf Zellulosebasis verwendet.

Die Elektroden werden mit einem Separator montiert und in einer Druckstraße mit einer dünnen Metallfolie beschichtet. Anschließend wird es zu Zylindern gerollt, die in eine Verpackung gelegt werden. Ein Elektrolyt wird hinzugefügt und die Batteriezelle wird versiegelt. Die Grundfunktion der Batterie ist eine so genannte Redox-Reaktion, kurz für Reduktions-Oxidations-Reaktion. Die genauen Ionen, um die es geht, sind jedoch noch nicht offiziell.

Ökologisch und nicht explosiv

„Das Besondere an der Batterie ist die Wahl der Materialien, die für die Elektroden und die Zelle verwendet werden. Wir verwenden jedoch die bestehende Produktionstechnologie.“ Peter Ringstad verweist auf vier Vorteile: Preis, Skalierbarkeit, Umweltfreundlichkeit und Sicherheit. Die beiden letzten Punkte ergeben sich aus der Wahl der Materialien, die weder einen großen CO2-Fußabdruck hinterlassen noch explosiv sind. „Aber unsere Batterietechnologie ist auch die kostengünstigste. Ich denke dabei an die Kosten pro Kilowattstunde und den Tiefladezyklus.“ Schließlich zahlt der Kunde dafür, dass er seine Batterie so oft wie möglich laden und entladen kann, bevor die Ladekapazität erschöpft ist.

Zyklenfestigkeit von 2.500

Im Forschungsprogramm Horizon 2020 legt die EU auch die Parameter Dollar pro Wattstunde und Ladezyklus als Qualitätsmaßstab genau fest. Dies wird als Tiefladezyklus bezeichnet, was bedeutet, dass mehr als 80 Prozent der Batteriekapazität in einem Zyklus entladen werden müssen. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments gibt Ligna eine Zyklenfestigkeit von 2.500 an, aber die Batterie ist tatsächlich zu viel mehr in der Lage. „In sechs Monaten werden wir offiziell bei 5.000 Zyklen angelangt sein. Das ist wirklich gut. Eine normale Lithium-Ionen-Batterie hat bei einer Tiefentladung eine Lebensdauer von 500 bis 1.500 Zyklen“, erklärt Peter Ringstad.

Lignin wird derzeit hauptsächlich als Brennstoff verwendet, zum Beispiel zur Wärmeerzeugung. Ligna Energy wurde 2017 gegründet. Hinter dem Unternehmen stehen eine Reihe bekannter Gesichter aus der wissenschaftlichen Welt. Die Professoren Magnus Berggren, Olle Inganäs und Xavier Crispin sind alle drei Mitbegründer. Hans Hentzell, ehemaliger CEO von Acreo, und Mattias Josefsson, CEO des Solarzellenunternehmens Epishine, gehören ebenfalls zu dem Team, das das Unternehmen gegründet hat. Hans Hentzell ist derzeit Vorsitzender des Verwaltungsrats.

Energiedichte: 20 Wattstunden je kg

Peter Ringstad ist CEO und der erste Mitarbeiter des Unternehmens. Er war zuletzt in der Siemens-Turbinenwerkstatt in Finspång tätig und bringt industrielle Erfahrung aus dem Energiesektor mit. Ligna hat drei Mitarbeiter und beschäftigt die gleiche Anzahl von Beratern. Darüber hinaus gibt es sechs oder sieben Forscher an der Universität, die mit finanzieller Unterstützung der Knut und Alice Wallenberg Stiftung an dieser Technologie arbeiten.

Die ligninbasierten Batteriezellen von Ligna haben derzeit eine Energiedichte von 20 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kilo) und eine sehr hohe Leistungskapazität. Die Herausforderung besteht darin, den Strom abzuschalten. „Obwohl wir eine extrem gute Leistungsdichte in der Zelle haben, sagen wir normalerweise, dass es nicht sinnvoll ist, mehr als 1.000 Watt pro Kilogramm aus dem Endsystem herauszuholen, wenn es um größere Energiespeicher geht.“

„Geeignet für das Schnellladen“

Diejenigen, die sich auskennen, wissen, dass 1.000 W/Kilo darauf hinweisen, dass die Technologie für schnelle Transienten geeignet ist. „Unsere Batterietechnologie könnte sich zum Beispiel gut für das Schnellladen von Elektroautos eignen, weil sie so schnell geladen und entladen werden kann“, fügt Peter Ringstad hinzu.

Ladestationen für Busse und Autos könnten ein Einstiegspunkt sein. Auch für Immobilien, die einen Batterieraum im Keller haben wollen, könnte die Technologie nach Ansicht des Unternehmens interessant sein, da die Lösung sowohl sicher als auch umweltfreundlich ist. Langfristig kann sich Ligna den Einsatz der Technologie für containerbasierte Netzanwendungen vorstellen, die erneuerbare Energien wie Solar- und Windenergie abdecken können. HM/Foto: Daimler

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