FYI Resources Limited (ASX: FYI; FRA: SDL) und Ecograf Ltd. (ASX: EGR; FRA: FMK) wollen ihre Expertise rund um zentrale Bausteine von Li-Ionen-Batterien verbinden, um insbesondere die Performance des Anodenmaterials von Batterien zu optimieren. Dazu sollen die sphärischen Graphitpartikel der Anode mit mikroskopisch feinen Schichten aus hochreinem Aluminiumoxid (HPA) dotiert werden. In der Fachsprache nennt man dieses Vorgehen treffend „HPA-doped Carbon Coating“. Doping verweist auf die (legale) Leistungssteigerung, die man sich von der Beschichtung verspricht. Wie die beiden Unternehmen mitteilen, wurde eine entsprechende Absichtserklärung unterzeichnet.
Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften und der Reinheit des Materials wächst die Zahl von Anwendungen rund um HPA. Eine dieser Anwendungen betrifft die Anode, insbesondere in Lithium-Ionen-Batterien, da die auf die Graphitpartikel der Anoden aufgebrachte hochreine HPA-Beschichtung die Lebensdauer und Leistung der Batterie erhöht.
Erste Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass HPA-dotierte Kohlenstoffbeschichtungen auf Batterieanoden die Leistung von Batterien erhöhen. Die Forschung zeigt insbesondere, dass die HPA-Beschichtung den Leistungsverlust beim ersten Zyklus während der Lade- und Entladezyklen der Batterie aufgrund der Wirkung der schützenden HPA-Schicht erheblich minimiert.
Die Anoden von Lithium-Ionen-Batterien bestehen sowohl aus synthetischem als auch aus natürlichem Graphit, Ruß und Silizium. Angesichts der prognostizierten Nachfrage nach Anodenmaterialien bietet der Markt für Batterieanodenbeschichtungen bedeutende Wachstumschancen.
Abbildung 1: Schematische Darstellung von Komponenten einer Li-Ionen-Batterie. HPA soll für die Nanobeschichtung des Anodengraphits verwendet werden. Der weit größere Teil wird jedoch für die Beschichtung des Batterieseparators gebraucht. Der Separator ist zusammen mit den Anodenmaterialien das wichtigste Rohmaterial in der Lithium-Ionen-Batterie. HPA wird in der Batterietechnologie meist in keramischer Form als HPA/Aluminiumoxid für die Beschichtung auf den Separatormembranen innerhalb der Batteriezelle eingesetzt. Die HPA-beschichteten Separatoren verbessern die Aufladbarkeit der Batterie sowie die Sicherheit und die allgemeine Lebensdauer von Batterien mit hoher Leistungsdichte.
Die Absichtserklärung der beiden Partner sieht eine Reihe von detaillierten Untersuchungen vor. So soll zunächst die effiziente Nutzung von HPA und/oder seiner keramischen Derivate als Beschichtungsvorläufer für Batterieanodenmaterial und Separatoren erprobt werden. Darüber hinaus soll ein geeigneter Beschichtungsprozess für die so genannte ALD-Beschichtung (Atomic Layer Deposition) speziell für hochreines sphärisches Graphit von EcoGraf entwickelt werden. Weitere Tests sollen dann die Leistungsfähigkeit der mit HPA-Keramik optimierten Batteriezellen gegenüber herkömmlichen Batterien ermitteln.
Die Finanzierung des technischen Programms wird zu gleichen Teilen geteilt. Vorbehaltlich des erfolgreichen Abschlusses der Testprogramme werden sich die Parteien dann auf die wichtigsten kommerziellen Grundsätze für die weitere Zusammenarbeit einigen.
Fazit: FYI Resources befindet sich bekanntlich in weit fortgeschrittenen Gesprächen mit Alcoa of Australia Limited über ein mögliches Joint Venture (JV). Man kann davon ausgehen, dass Alcoa über die mögliche Verwendung von HPA zur Dotierung von Batterieanoden im Bilde ist und diese Entwicklung gegebenenfalls auch in einem zukünftigen Joint Venture weitergetrieben würde. Immerhin geht es um eine Zusatzmarkt für die HPA-Hochleistungskeramik. Allerdings dürften die dabei zum Einsatz kommenden Mengen nur ein Bruchteil der Menge sein, die für die Beschichtung von Batterieseparatoren gebraucht wird. Die Experten Benchmark Minerals erwartet, dass pro Autobatterie im Durchschnitt rund 5 Kilogramm HPA benötigt werden. Wenn man das zu Ende denkt, würde die von FYI angestrebte Produktionsmenge von anfänglich 10.000 Tonnen HPA pro Jahr für 2 Millionen Autos reichen. Allerdings ist diese Rechnung wohl nur hypothetisch, denn ein guter Teil des HPA würde wohl in den bestehenden LED-Markt oder in andere traditionelle Anwendungen wandern. An Nachfrage für HPA dürfte kein Mangel sein. Das sind gute Aussichten für FYI, aber auch für den Anodenspezialisten Ecograf. Alcoa kennt diese Wachstumsaussichten für HPA natürlich. Das sollte die anstehende JV-Entscheidung erleichtern.
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