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Revolution: Beschichtungen auf Atomebene möglich
Batterien: 3x mehr Reichweite - 5x schneller geladenPREVIEW online - Elon Musk wird staunen, was das niederländische Unternehmen SALD BV aus Eindhoven in Sachen Batterie-Entwicklung erreicht hat. Ihr einzigartiges, patentierte Verfahren wird aber nicht nur die Elektromobilität revolutionieren. Die Reichweite der E-Mobile könnte durch die neue Methode, Beschichtungen auf Atomebene durchzuführen, auf mehr als 1000 Kilometer gesteigert werden. Und das Nachladen der Batterien würde dann nur noch 10 Minuten dauern!
Normalerweise freuen sich Gründer ja, wenn Investoren an die Tür klopfen, um ihr Start-up zu finanzieren. Frank Verhage, CEO des einst auch mit Unterstützung des Fraunhofer Instituts entstandenen Jungunternehmens SALD BV, sucht sich jedoch seine Partner und auch seine Geldgeber aus. Was begründet dieses ungewöhnliche, von vielen als arrogant bezeichnete Gehabe?
Ganze Industriezweige werden revolutioniert
SALD (www.spatialald.com) hat mit „Spatial Atomic Layer Deposition“ ein weltweit einzigartiges, patentiertes Verfahren entwickelt, im industriellen Maßstab Beschichtungen so dünn aufzutragen wie ein einziges Atom. Diese Atombeschichtungen werden ganze Industrien revolutionieren, darunter die Herstellung von Batteriezellen für Autos und Smart Devices, Verpackungen oder Medizinprodukte, bis hin zur Textil- / Mode- Solarenergie-Branche.
„Atomdünne“ Beschichtungen werden möglich
So revolutionär das atomdünne Beschichtungsverfahren ist, so gut ist es dennoch bereits erprobt. Denn SALD ist als Spinn-off ausgegründet worden aus dem Unternehmen SoLayTec, das seit 2010 Spatial-ALD-Maschinen für die Massenfertigung von Solarpaneln vor allem nach China liefert. Diese Technologie gilt als entscheidend dafür, dass es China gelungen ist, binnen weniger Jahre den Weltmarkt mit guten und dennoch preisgünstigen Solarpaneln zu dominieren. Die Entwicklung erfolgte übrigens in enger Zusammenarbeit mit den Fraunhofer-Instituten in Deutschland, Europas größte Institution für angewandte Forschung.
SALD und TU/e entwickeln neue Atomtechnik
Jetzt hat das Start-up der Eindhoven University of Technology (TU/e) eine erste SALD-Maschine zur Verfügung gestellt. Start-up und Universität wollen zusammen an der Entwicklung künftiger Generationen von Produktionsmaschinen für die „Spatial Atomic Layer Deposition“ (SALD) arbeiten. Durch das Verfahren zum schnellen Auftragen atomarer Beschichtungen in mehreren Lagen auf ein Substrat, können völlig neue Materialeigenschaften erzeugt werden.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden von Prof. Erwin Kessels geleitet, der an der Technischen Universität den Lehrstuhl für Angewandte Physik mit dem Schwerpunkt Plasma- und Materialverarbeitung inne hat. Er ist zugleich der Wissenschaftliche Direktor des Forschungs- und Entwicklungslabors NanoLab-at-TU/e, an dem der von SALD bereitgestellte Prototyp zum Einsatz kommt. „Mein Ziel sind Fortschritte bei der Atomic-Scale-Verarbeitung für Energie- und Informationstechnologien wie Photovoltaik und Nanoelektronik", umreißt er seine Forschungsabsichten.
Prototyp von unschätzbarem Wert für die Forschung
„Wir können damit sehr schnell neue Prozesse, neue Materialien und neue Substrate testen." Bei der SALD-Maschine handelt es sich um ein für Forschung und Entwicklung optimiertes System, das leicht angepasst werden kann, um den Einfluss unterschiedlicher Faktoren auf den Prozess der „Spatial Atomic Layer Deposition“ zu untersuchen.
Das Substrat "fliegt" durch Prozesszonen
„Die Technologie der Abscheidung atomarer Ebenen (Atomic Layer Deposition, ALD) ermöglicht das kontrollierte Wachstum von Atomschichten“, erklärt der TU/e-Forscher Bart Macco. Ein entscheidender Vorteil von „Spatial Atomic Layer Deposition“ im Vergleich zum herkömmlichen ALD-Verfahren besteht in der höheren Geschwindigkeit.
„Bei Spatial ALD werden die Atomschichten viel schneller erzeugt, indem das Substrat durch verschiedene Zonen des Reaktors sozusagen geflogen wird, wobei jede Zone unterschiedliche Gase oder Reaktanten enthält“, erläutert der TU/e-Forscher. Der Geschwindigkeitsvorteil ist vor allem für den industriellen Einsatz von Bedeutung. „Wir möchten SALD verwenden, um ein breiteres Spektrum komplexer Materialien für neue Anwendungen abzuscheiden“, erläutert der TU/e-Forscher. „Dies könnte z.B. auch das Errichten atomarer Schichten auf flexiblen oder porösen Substraten umfassen."
E-Autos mit Reichweiten weit mehr als 1.000 Kilometer
Für die wachsende Nachfrage nach Elektromobilität können dank Spatial ALD Auto-Batterien hergestellt werden, die dreimal mehr Reichweite bekommen können, als jetzige! Mit dieser Technologie wären Batterien auch noch fünfmal schneller geladen, als die derzeit auf dem Markt befindlichen! Damit wären Reichweiten weit mehr als 1.000 Kilometer möglich. Das Nachladen würde kaum noch zehn Minuten dauern.
SALD hat diese Technologie gemeinsam mit dem Fraunhofer-Pendant TNO (The Netherlands Organisation) entwickelt, dem nationalen Institut für angewandte Forschung in den Niederlanden. Der technologische Unterschied zur heutigen Situation: Mit SALD lassen sich Festkörper-Batterien herstellen, die viel bessere Eigenschaften aufweisen als die heute üblichen Flüssiglithiumbatterien.
Smartphones, die tagelang ohne Nachladen funktionieren
Als erstes Einsatzgebiet werden allerdings nicht Automobile angestrebt, sondern Smartwatches und Smartphones. Denn diese könnten mit der neuen Batterie-Generation tagelang ohne Nachladen funktionieren!
SALD ist bereits mit den namhaften Herstellern von Batteriezellen im Gespräch, um die industrielle Fertigung voranzutreiben. Batterien mit langem Durchhaltevermögen, die sich schnell laden lassen, stellen nicht nur den Schlüssel zur nächsten E-Mobility-Generation dar. Auch Smart Devices aller Art (Smartphones, Smartwatch, AR / VR-Brillen, Smart Home, Sensoren etc.) werden einen enormen Innovationssprung erleben.
Techno-Textilien eröffnen neue Mode-Trends
Zu den zahlreichen, weiteren Einsatzgebieten- für industrielle Atombeschichtungen in der Massenproduktion gehört beispielsweise auch die Textilwirtschaft. Die bislang vor allem durch modische Strömungen bestimmte Fashion-Branche kann künftig - dank "Spatial Atom Layer Deposition" - zusätzlich durch technologie-getriebene Trends weiterentwickelt werden.
Neue Materialien ermöglichen Outfits, die man zuvor noch nie gesehen hat. Mit neuartigen Eigenschaften, die dünner, haltbarer, wetterfester oder eben "einfach nur" schicker sind als bisher. Techno-Textilien können indes weit über Kleidung hinaus für Medizin- und Hygieneprodukte wie Verbandsmaterial, Binden, Mund-Nasen-Masken und viele weitere Anwendungsgebiete zum Einsatz gelangen.
Atomdünne und dennoch reißfeste Folien
Atomdünne und dennoch reißfeste Folienverpackungen haben das Potenzial, dem Markt für Consumer Goods, eingeschweißten Lebensmitteln, völlig neue Impulse zu geben. SALD arbeitet bereits mit den Herstellern von Folien und Verpackungsmaschinen zusammen.
Auch in der Solarbranche treibt SALD die Innovation voran. Durch heutige Atombeschichtungsverfahren lässt sich die Effizienz von Solarzellen um 5 bis 10 Prozent steigern. Damit ist diese Branche auf dem Weg, den Traum wahr zu machen, dass sich künftige Smartphones, Autos und Häuser über hocheffiziente Solarpanel autark mit Strom versorgen können. Bis dieses Ziel erreicht ist, wird es allerdings noch ein paar Jahre dauern.
Mehr Nachhaltigkeit durch Innovation
Ob Batterien, Textilien, Verpackungen oder Solarpanel - die Atombeschichtungen sind in allen Fällen zu 100 Prozent umweltfreundlich. Mit dem Einsatz von SALD können zahlreiche Branchen dem Ruf nach mehr Nachhaltigkeit durch eine innovative Technologie gerecht werden. So wäre z.B. eine reißfeste Verpackungsfolie, die sich nach Gebrauch rückstandsfrei entsorgt, eine Revolution.
Zukunft hat, wer sie macht
„Es gilt der Grundsatz: Zukunft hat, wer sie macht“, sagt SALD-CEO Frank Verhage: „Noch vor zehn Jahren hätte sich niemand die heutigen Smartphones und Computer-Uhren vorstellen können. Die Autoindustrie steht exemplarisch dafür, wie Visionen und Innovationen, die zur Realität werden, eine ganze Branche fundamental verändern. Die atomare Beschichtung von Oberflächen wird viele Branchen auf den Kopf stellen. Wer in SALD investiert, ist von Anfang an dabei."...
Vielleicht kann man die Arroganz des Start-ups im Umgang mit Partnern und Investoren jetzt etwas besser nachvollziehen. Ob das allerdings eine gute Grundlage für intensive Geschäftsbeziehungen bilden kann, sei dahingestellt ...
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