Technik

Warum diese unsichtbare Schicht Ihre Batterie revolutionieren wird

von Artisan Baumeister · Veröffentlicht 18. April 2025 · Aktualisiert 18. April 2025

Das Fraunhofer IKTS hat am 8. April 2025 eine Technologie vorgestellt, die Lithium-Ionen-Batterien effizienter, langlebiger und nachhaltiger macht. Mittels Atomlagenabscheidung und Sprühtrocknung werden Batteriepulver funktional beschichtet – ein Meilenstein für Elektromobilität und Energiespeicherung.

Inhaltsübersicht

Einleitung
Technologie, die unter die Oberfläche geht: Was steckt hinter den Beschichtungsverfahren?
Von der Forschung zur Fabrik: Wie die Vision Realität wurde
Mehr als längere Laufzeiten: Warum diese Technologie der Batterieindustrie neue Spielregeln gibt
Fazit

Einleitung

Ein technologischer Durchbruch, der keiner sehen kann – aber jede*r spüren wird. Forschende des Fraunhofer IKTS wurden am 8. April 2025 für ihr Verfahren zur funktionalen Beschichtung von Batteriepulvern ausgezeichnet. Auf den ersten Blick eine Nische, in Wirklichkeit aber ein Hebel mit enormer Wirkung auf das Herz moderner Energiesysteme: die Lithium-Ionen-Batterie. Wie lässt sich verhindern, dass Elektrolyte die Aktivmaterialien zersetzen? Wie können Reichweite, Lebensdauer und Umweltbilanz verbessert werden – und das ohne teure Rohstoffe wie Kobalt? Die Antwort liegt in mikroskopisch dünnen Schutzschichten, aufgebracht in industriell skalierbaren Hightech-Verfahren. Warum diese Innovation auch für jeden E-Auto-Fan, Solarspeicher-Nutzer oder Batteriehersteller ein echter Gamechanger ist – das zeigt dieser Artikel.

Technologie, die unter die Oberfläche geht: Was steckt hinter den Beschichtungsverfahren?

Was auf mikroskopischer Ebene geschieht, kann über die Lebensdauer einer Batterie entscheiden. Genau hier setzen die funktionalen Beschichtungsverfahren des Fraunhofer IKTS an – mit zwei technisch ausgefeilten Methoden: der Atomlagenabscheidung (ALD) und der Sprühtrocknung, im Fachjargon auch als Spray Drying bezeichnet.

ALD ist ein Verfahren, das Moleküle in kontrollierten Schichten auf Partikel aufbringt – Schicht für Schicht, Atom für Atom. Dabei wird das Batteriepulver in einer Reaktionskammer von Gasen umströmt, die selektiv an dessen Oberfläche reagieren. So entstehen Beschichtungen, die nur wenige Nanometer dünn sind, aber eine entscheidende physikalisch-chemische Aufgabe übernehmen: Sie fungieren als Barriere zwischen dem aktiven Material und dem Elektrolyten.

Diese Schutzschicht reduziert unerwünschte Nebenreaktionen – also genau jene Prozesse, die bei kobaltarmer Batteriechemie besonders problematisch sind. Das Ergebnis: eine verbesserte Zyklenfestigkeit und geringere Alterung der Zelle. Die ALD-Batterie liefert damit über längere Zeit eine stabilere Leistung – ein zentraler Baustein für langlebige Elektromobilitäts-Akkus.

Bei der Sprühtrocknung wird das pulverförmige Material in einer Flüssigkeit gelöst, zu winzigen Tröpfchen vernebelt und anschließend getrocknet. Dadurch formt sich eine gleichmäßige Beschichtung um jedes Partikel. Dieses Verfahren ist robust, skalierbar und vor allem industrietauglich. Für die Batterietechnologie 2025 ein entscheidender Vorteil.

Beide Methoden tragen dazu bei, die Energiespeicherung nachhaltiger zu gestalten – sei es im Auto oder im stationären Energiespeicher. Unsichtbar zwar, doch die Wirkung dieser Schichten ist messbar. Und entscheidend.

Von der Forschung zur Fabrik: Wie die Vision Realität wurde

Als Dr. Mandy Höhn und Dr. Kristian Nikolowski im April 2022 gemeinsam mit ihrem Team am Fraunhofer IKTS loslegten, war das Ziel klar – aber der Weg dorthin alles andere als einfach: Eine funktionale Beschichtung für Batteriepulver sollte entwickelt werden, die nicht nur im Labor, sondern auch in der Industrie funktioniert. Schnell wurde ihnen klar: Diese Technologie hat Sprengkraft – im besten Sinne.

Der Fokus lag auf Produktionstauglichkeit. Die Verfahren – Atomlagenabscheidung (ALD) und Sprühtrocknung – mussten so skaliert werden, dass sie auch im industriellen Maßstab stabile Ergebnisse liefern. Der ALD-Prozess etwa – ursprünglich für Halbleiter gedacht – wurde angepasst, um elektrochemisch aktive Materialien in Lithium-Ionen-Batterien hauchfein zu beschichten. Die Herausforderung: gleichmäßige Schichten auf Partikeln im Mikrobereich, bei gleichzeitig hoher Durchsatzrate.

Zusammen mit Partnern wie der Europäischen Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. (EFDS) und der Förderung durch das BMWK wurden erste Prototypenlinien in enger Industriekooperation aufgebaut. Spätestens die Validierung 2023 machte klar: Die Lebensdauer und Zyklenfestigkeit kobaltarmer Batteriematerialien ließen sich mit den neuartigen Schichten messbar steigern – ohne aufwändige Nachbearbeitung oder Kompromisse bei der Energiedichte.

Bis März 2024 war aus einer Laboridee ein validiertes, marktfähiges Verfahren geworden. Die Auszeichnung als „Innovationsprojekt des Jahres“ im April 2025 war mehr als ein Meilenstein – sie war Bestätigung für eine neue Ära der Batterieinnovation, bei der Nachhaltigkeit und industrielle Skalierbarkeit endlich zusammenspielen. Und das in Sichtweite zur Serienfertigung kobaltfreier Energiespeicher.

Mehr als längere Laufzeiten: Warum diese Technologie der Batterieindustrie neue Spielregeln gibt

Die funktionale Beschichtung von Batteriepulvern, wie sie am Fraunhofer IKTS entwickelt wurde, greift tief in die innere Architektur von Lithium-Ionen-Batterien ein – und verändert dort Spielregeln, die bisher als gesetzt galten. Das Ergebnis: Akkuzellen, die sich schneller laden lassen, Energie dichter speichern und deutlich länger durchhalten.

Durch präzise Verfahren wie die Atomlagenabscheidung (ALD) und Sprühtrocknung (Spray Drying) entsteht eine ultradünne Schutzschicht auf den aktiven Materialien. Diese Barriere reduziert Kontaktflächen zum Elektrolyt – dem Medium, das Ionen transportiert, aber auch schleichend das Batterieinnere beschädigt. Speziell bei kobaltarmer Batteriechemie zeigt sich hier ein Effekt: ohne den problematischen Rohstoff und dessen ökologische Schattenseiten, aber trotzdem mit hoher Leistungsstabilität.

Für Elektromobilität bedeutet das konkret: Reichweiten steigen, Ladezeiten schrumpfen, und die Batterien überleben mehr Ladezyklen – für Endnutzer ist das ein direkt spürbarer Fortschritt. Stationäre Energiespeichersysteme, etwa in Solaranlagen, profitieren ebenso – durch ein Plus an Effizienz und Haltbarkeit in ihrer Aufgabe als Puffer für schwankende Netzeinspeisung.

Im Vergleich zu langfristig diskutierten Alternativen wie der Festkörperbatterie punktet der neue Ansatz mit industrieller Reife. Die Technologie ist nicht hypothetisch, sondern bereits in Validierung und Fertigungsintegration erprobt. Das macht sie zu einer realistischen Antwort auf die Anforderungen der Batterietechnologie 2025.

Und vielleicht ist genau das der größte Durchbruch: eine dauerhafte Verbesserung, die nicht nur auf Laborversuche begrenzt ist, sondern Eingang in reale Produkte findet – dort, wo Fortschritt zählen muss.

Fazit

Je tiefer man sich mit der Beschichtungstechnologie des Fraunhofer IKTS beschäftigt, desto klarer wird: Es handelt sich nicht um ein weiteres Add-on, sondern um einen systemverändernden Baustein für die Zukunft der Batterie. Dank präziser Beschichtungsprozesse werden die Schwächen bisheriger Zellchemie gezielt adressiert – und das auf eine Weise, die industriell einsetzbar und wirtschaftlich sinnvoll ist. Damit leistet das Projekt nicht nur einen Beitrag zur technischen Performance, sondern auch zur ökologischen Nachhaltigkeit. In einer Welt, in der zuverlässige Energiespeicher immer wichtiger werden, könnte diese Oberfläche das Fundament für eine neue Ära bilden.

Wie schätzen Sie die Bedeutung solcher Technologien für die Energiewende ein? Diskutieren Sie mit uns in den Kommentaren oder teilen Sie den Artikel mit Ihrem Netzwerk!