Sakuu will 3D-Druck von Elektroauto-Batterien etablieren

Erste funktionsfähige Saaku Batterie ist auf einer Pilotanlage im 3D-Drucker hergestellt worden.

Sakuu hat erstmals eine voll funktionstüchtige Elektroauto-Batterie in einem innovativen 3D-Drucker hergestellt. Das kalifornische Cleantech-Unternehmen druckt dünne Pulverschichten und kann damit Sakuu Batterien in jeder beliebigen Form drucken. Die Produkte sind flexibel, leistungsfähig und haben hohe Energie- und Leistungsdichten. Bricht mit der 3D-Druck-Batterie ein neues Zeitalter an? Beim Aufbau der Massenproduktion hilft Porsche Consulting.

Sakuu ist 2016 gegründet worden und betreibt mittlerweile zwei Einrichtungen im kalifornischen Silicon Valley. Einerseits eine Pilotanlage für Festkörperbatterien und andererseits eine Anlage für additive Fertigungstechnik. Mit der eigenen 3D-Druck-Technologie will das Cleantech-Unternehmen im ersten Schritt eine Reihe von Batterien der nächsten Generation drucken und insbesondere 3D-Druck von Elektroauto-Batterien etablieren. Die Bandbreite reicht von Lithium-Metall-Akkus bis zu Festkörperbatterien (Solid-State Batteries).

Einen ähnlichen Ansatz verfolgt auch das Schweizer Cleantech-Unternehmen Blackstone mit seiner Blackstone Technology Battery, die in Sachsen gedruckt werden soll.

Erste Hochleistungsbatterie aus dem 3D-Drucker

Aber Sakuu ist es gelungen, eine voll funktionsfähige Hochleistungs-Batterie in einem trockenen 3D-Druck-Verfahren herzustellen. Diese ersten gedruckten Batterien haben nach Unternehmensangaben eine hohe Zyklenleistung bei C/5, IC-Stromraten gezeigt. Daneben werden hohe Energiedichten von 800 bis 1.000 Wattstunden pro Liter erwartet.

Bei der Demonstration der 3D-Drucker wurden verschiedene Materialien in kundenspezifischen Formen hergestellt. Das ist nach Unternehmensangaben bislang weltweit ein Novum. Der nächste Schritt besteht darin, die Produktionsanlagen zu erweitern, bevor das Unternehmen die Technologie an Batteriehersteller, Autofirmen und andere Kunden lizenzieren wird.

Das Cleantech-Unternehmen hat ein vollständig industrialisiertes Verfahren zum Bedrucken von Batterien mit einem proprietären Ansatz aus mehreren Materialien und mehreren Schichten in einem parallelen und trockenen Verfahren entwickelt, anstelle von langsamem Schicht-auf-Schicht-Druck oder Siebdruck – von Natur aus nasse Prozesse, die viel Energie erfordern. Die Erfindung könnte eine kostengünstige Hochgeschwindigkeits-Fertigungsfähigkeit gepaart mit Flexibilität in der Form bieten.

Das Drucken von kundenspezifisch gemusterten Batterien in einem Trockenverfahren, das mit dem Rohmaterial beginnt und mit einer voll funktionsfähigen Hochleistungsbatterie endet, ist ein Durchbruch, der das Potenzial hat, die Herstellung von Batterien der Zukunft für alle Branchen zu verändern. Dieser Meilenstein fördert die Integration zwischen unserer Plattform und unseren Plänen für die Batterieproduktion im kommerziellen Maßstab in Richtung eines Energieabgabeziels von 200 GWh bis 2030 über ein Netzwerk von globalen Partner-Gigafactories.

Robert Bagheri, CEO von Sakuu

Die Plattform wird – so die Pläne der Kalifornier – an andere Batteriehersteller sowie an führende Automobil-, E-Mobilitäts- und Luft- und Raumfahrthersteller verkauft. Diejenigen, die eine Massenproduktion von Batterien anstreben, können die Lieferkette verkürzen und wichtige Zellleistungs- und Sicherheitsattribute sowie inhärente Material- und Energieeinsparungen und Nachhaltigkeitsvorteile für maximale Produktdesigninnovation gewinnen. Darüber hinaus will das Unternehmen seine eigene Batteriechemie lizenzieren – sowohl Li-Metall als auch Festkörper, die entweder mit traditioneller Rolle-zu-Rolle-Fertigung oder in Gigafactories unter Verwendung der neuen Fertigungsmethode hergestellt werden kann.

Sakuu-Ziel: 3D-Druck von Solid-State-Batterien

Das erste Anlagendesign von Sakuu wird die Rolle-zu-Rolle-Fertigung für seine neuartige Reihe sicherer Lithium-Metall-Batterien mit hoher Energiedichte umfassen, gefolgt von einer Reihe von Anlagen, die als erste ihrer Art die Plattformlösung zur Herstellung verwenden Swift Print-Festkörperbatterielinie durch fortschrittliche additive Fertigung aus mehreren Materialien.

Ziel ist der 3D-Druck von Solid-State-Batterien. Um das Design für die geplanten globalen Gigafactories für 3D Printing Batteries zu realisieren, hat Sakuu die Porsche-Tochter Porsche Consulting beauftragt. Gemeinsam soll ein jährliches Energieleistungsziel von 200 Gigawattstunden bis 2030 erreicht werden.

Die Vorteile der 3D-Druckverfahren für Festkörperbatterien sind deutlich: Die Sakuu-Technologie braucht 40 Prozent weniger Material, was zu einer erheblichen Kostenreduzierung führt. Und: Die Geräte zur Herstellung benötigen weniger Platz. Eine neue Maschine mit 400 Quadratmetern Größe kann pro Jahr zirka 100 Megawattstunden Batterien produzieren. Zum Vergleich: Ältere Anlagen benötigen 16.000 Quadratmeter und können nur 2,5 Megawattstunden pro Jahr herstellen.

Führt die Sakuu Batterie zur Kostenhalbierung?

Aufgrund dieser Vorteile und wegen der Produktionsgeschwindigkeit behauptet Sakuu, die Kosten für die Batterieproduktion nahezu halbieren (!) zu können.

Einschätzung von Martin Jendrischik, Gründer von Cleanthinking

Die saubere Technologie der Kalifornier klingt ausgesprochen vielversprechend. Allerdings ist es noch deutlich zu früh, um in Euphorie auszubrechen. Sobald die Massen-Produktionslinie steht, kann intensiver über die positiven Auswirkungen auf die Elektroauto-Industrie nachgedacht werden. Batterien, die kundenindividuell geformt werden können, wären ein bahnbrechender Fortschritt.