Überwindung von Barrieren für die Einführung von Elektrofahrzeugen durch Hochleistungs-Elektrolytadditive

Elektrofahrzeuge (EVs) sind ein Schlüsselfaktor zur globalen Dekarbonisierung, angetrieben durch die sinkenden Kosten von Lithium-Ionen-Batterien (LiBs). Dennoch bestehen weiterhin Herausforderungen hinsichtlich Sicherheit und Performance, da die Hersteller eine höhere Energiedichte anstreben. Stanyl® SN-PURE von Envalior erhöht die Batteriestabilität, Sicherheit und Lebensdauer und stellt sicher, dass EVs effizient und zuverlässig bleiben.

Die Risiken von Kathoden mit hohem Nickelgehalt in EV-Batterien

Viele Verbraucher sind besorgt über die Sicherheitsrisiken von EV-Batterien bei Unfällen. Um den Bedarf an längeren Reichweiten zu erfüllen, setzen Hersteller auf hochnickelige ternäre Legierungen sowie manganbasierte, lithiumreiche Metalloxide für Lithium-Ionen-Batterie (LiB) Kathoden. Diese Verbindungen bieten eine deutlich höhere Energiedichte und Kapazität bei geringeren Kosten und stellen eine vielversprechende Lösung für fortschrittliche EV-Batteriepakete dar.

Diese Materialien verfügen jedoch über eine geringere thermische Stabilität unter Bedingungen mit hoher Temperatur und Spannung, was zur Freisetzung von Sauerstoff (sowie zum Entzünden des Elektrolyten), zur Metallionenauflösung und HF-Bildung führen kann. Dies resultiert in einem Kapazitätsverlust beim Zyklisieren und steigert das Risiko eines thermischen Durchgehens, was potenziell zu Bränden oder Explosionen führen kann — Probleme, die nicht nur kostenintensive Rückrufe verursachen, sondern kann auch dem Ruf einer Automobilmarke schaden.

Als Reaktion darauf haben einige Hersteller von Elektrofahrzeugen kobaltfreie Lithium-Eisenphosphat-(LFP)-Batterien aufgrund ihrer höheren Sicherheit und Kosteneffizienz eingeführt. Ihre geringere Energiedichte erfordert jedoch mehr Zellen, um vergleichbare Reichweiten zu erreichen, was das Gewicht und die Komplexität erhöht.

Wie Stanyl® SN-PURE die Batteriesicherheit und -leistung optimiert

Envalior’s Stanyl® SN-PURE, Succinonitrile (SN), ist ein revolutionärer Elektrolyt-Zusatzstoff, der die Sicherheit und Zuverlässigkeit von LiBs erhöht, indem er eine sub-nanometerdünne Schutzschicht an der Kathode bildet. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:

Hohe Reinheit (99,95 %): Gewährleistet optimale Batterieleistung mit minimalen Verunreinigungen und ohne negative Auswirkungen auf den Innenwiderstand der Batterie. Keine nachträgliche Reinigung erforderlich.
Thermische Stabilität: SN kann die Temperaturstabilität von LCO- und NMC-Kathoden in Anwesenheit von Carbonat-Elektrolyten erhöhen. Beginn exothermer Reaktionen infolge Elektrolyt-Zersetzung wird um etwa 60 °C nach oben verschoben, was die thermische Sicherheit steigert.
Reduzierte Wärmeentwicklung: Verringerung der Wärmeentwicklung um etwa ein Drittel im Thermal Runaway; SN blockiert beziehungsweise unterdrückt thermisch beschleunigte Nebenreaktionen zwischen Kathode und Elektrolyt.
Oxidationsbeständigkeit: Die SN-Schicht auf der Kathode senkt die Sauerstofffreisetzung aus der Kathode und damit die Elektrolyt-Zersetzung und Gasbildung.
Verbesserte Zyklisierbarkeit und Kapazitätserhalt: Die SN-Schicht auf der Kathode stabilisiert den Elektrolyt und ermöglicht eine Nutzung bei höheren Spannungen.
Erfüllung gesetzlicher Vorschriften: Entspricht globalen Sicherheitsstandards für die Batterieproduktion.
Weltweite Verfügbarkeit: Wird in großem Maßstab produziert, um Risiken in der Lieferkette zu minimieren.

Sicherstellung von Sicherheit und ZuverlässigkeitBatteriepacks

Umfassende Prüfungen mit ethylencarbonatbasierten (EC) Elektrolyten sowie Lithium-Cobalt-Oxid (LCO) und Nickel-Mangan-Cobalt (NMC) Kathoden verdeutlichen die entscheidende Rolle von SN-Additiven bei der Verbesserung der Batteriesicherheit und -leistung.

Mit SN-Additiven optimierte Elektrolyte verhindern effektiv das thermische Durchgehen der Batterie und bleiben auch bei einer Erhitzung der Batteriekammern auf 150°C stabil. Im Vergleich dazu werden additivefreie Varianten nach 40 Minuten instabil und führen zu einem raschen und gefährlichen Temperaturanstieg. Oxidationsstabilitätstests zeigen, dass SN-Additive die Gasentwicklung während einer 70-minütigen Hochtemperaturbelastung um über 50 % reduzieren. Zudem behalten Batterien mit SN-Additiven nach über 1000 Ladezyklen ihre Kapazität bei.

Erweiterte Anwendung von Stanyl® SN-PURE über LiB hinaus auf Natrium-Ionen-Batterien (SiB)

Aufgrund der hohen Nachfrage nach LiB Batterien und den schwierigen Lieferbedingungen für Lithium prüfen Branchen außerhalb des Bereichs Elektromobilität alternative Batterietechnologien. Natrium-Ionen-Batterien (SiB) erhalten aktuell zunehmende Aufmerksamkeit als vielversprechende Alternative zu LiB und stoßen in verschiedenen Marktsegmenten wie Energiespeicherlösungen, Netzstabilisierung und einigen Mobilitätslösungen auf Interesse.

Wesentliche Vorteile von Stanyl® SN-PURE in SiB

Erhöhte Elektrolytstabilität: SN hemmt die Zersetzung von Carbonat- und Nitril-basierten Lösungsmitteln bei hohen Spannungen. Dies führt zu verbesserter Kapazitätserhaltung und verlängert somit die Lebensdauer beim Zyklieren.

Bewältigung von Herausforderungen in der Lieferkette

Wir verstehen die Bedeutung einer zuverlässigen Versorgung mit Materialien für die Batterieproduktion. Engpässe oder begrenzte Verfügbarkeit können die Produktionszeiten beeinträchtigen, insbesondere bei wachsender Nachfrage nach LiB-Komponenten.in Europa und Amerika. SN wird in Europa seit mehr als 30 Jahren ununterbrochen produziert, wodurch der Einfluss geopolitischer Risiken auf die Lieferkette erheblich reduziert wird.

Envaliors globale Präsenz mit Standorten und Produktionsstätten in allen wichtigen Märkten gewährleistet Zugang zu regional unabhängigen Lieferquellen für Hochleistungs-Additive für Werkstoffe. Dieses Bekenntnis zur Widerstandsfähigkeit der Lieferkette unterstützt das schnelle Wachstum der aufstrebenden LiB-Fertigungsindustrien.

Selbst während der COVID-19-Pandemie erklärte Envalior keine Force-Majeure-Ereignisse und sicherte eine unterbrechungsfreie Versorgung zur Erfüllung der sich wandelnden Kundenanforderungen. Dieser proaktive Ansatz ermöglicht es uns, Sie dabei zu unterstützen, sichere, leistungsfähige EV-Batteriepacks bereitzustellen und den Übergang zu emissionsfreier Mobilität weltweit zu beschleunigen.

Gestalten Sie Ihre Batterie-Designs mit sichereren und effizienteren Werkstoffen neu. Stanyl® SN-PURE von Envalior gewährleistet eine langanhaltende, zuverlässige Batterieleistung und befähigt Hersteller, die Zukunft der sauberen Mobilität aktiv zu gestalten.

Kontaktieren Sie uns um mehr darüber zu erfahren, wie unsere Lösungen Ihre Batteriesysteme optimieren können.