- Btry entwickelt Dünnschicht-Festkörperbatterien ohne flüssige Elektrolyte zur Verbesserung der Sicherheit.
- Die Batterien werden in einem Vakuumprozess schichtweise gefertigt, ähnlich der Halbleiterproduktion.
- Ein Ladevorgang dauert dank der Dünnschichtarchitektur nur etwa eine Minute.
- Die Batterien sind besonders geeignet für Anwendungen in Smart Labels, Sensorik, Medizintechnik und Wearables.
Batterieindustrie steht vor Durchbruch
Das schweizerische Unternehmen Btry hat sich auf die Entwicklung und industrielle Herstellung von Dünnschichtbatterien mit Festkörpern anstelle von flüssigen oder Gel-Elektrolyten spezialisiert. Die Batterie wird nicht gedruckt, sondern Schicht für Schicht in einem Vakuumprozess hergestellt – ähnlich wie in der Halbleiterfertigung.
2026 nimmt Btry seine erste Pilotlinie in Betrieb, um erste Kunden zu beliefern. Im Jahr 2027 plant Btry, die Produktion so zu skalieren, dass die Batterien in deutlich größeren Stückzahlen hergestellt werden können. Zudem sollen die Anforderungen der ersten Kunden an Integration und Performance gezielt in die Serienfähigkeit einfließen. Besonderheit: Der Ladevorgang der Batterie dauert nur knapp eine Minute.
Festkörper anstelle flüssigem Elektrolyt - Risiken von Lithium-Ionen-Akkus
Beim Stichwort „flüssige Elektrolyte“ geht es um Batterien – genauer gesagt um Lithium-Ionen-Akkus mit flüssigem organischem Elektrolyt, die inzwischen in Elektrofahrzeugen, kabellosen Kopfhörern, Smartphones, Laptops, E-Bikes oder Fitnessuhren verbaut werden. Brände und Explosionen durch Lithium-Ionen-Akkus zeigen aber, dass diese Energiespeicher nicht risikolos sind.
Eine wesentliche Ursache dafür sind die leicht entzündbaren flüssigen Elektrolyte. Das ist auch ein Grund, warum Akkus mit flüssigem Elektrolyt in sicherheitsrelevanten oder hochtemperierten Einsatzfeldern häufig nicht eingesetzt werden. Dünnschicht-Festkörperbatterien stellen daher einen echten Paradigmenwechsel dar. Sie kommen vollständig ohne flüssige Elektrolyte aus. Brände und Explosionen sind dadurch ausgeschlossen.
Das innovative Unternehmen Btry aus der Schweiz setzt genau hier an. Das Start-up entwickelt eine Batterietechnologie, die vollständig auf flüssige Elektrolyte verzichtet und stattdessen ausschließlich Festkörpermaterialien verwendet. Dadurch wird das Brandrisiko erheblich reduziert. Die Kombination aus Festkörper Elektrolyt und Dünnschicht wird weltweit nur von einer handvoll Unternehmen beherrscht. Btry ist daher ein First Player der Batterieinnovation.
Wer ist Btry?
Btry ist ein Schweizer Start-up. Das Unternehmen wurde 2023 von den Forschern Dr. Moritz Futscher, Dr. Abdessalem Aribia und Dr. Yaroslav Romanyuk gegründet. Vor der Gründung hatten sie gemeinsam in einem Projekt am Empa-Labor an Festkörperbatterien gearbeitet. Ihr Ziel war die Entwicklung von Dünnschichtbatterien mit festem, ionenleitendem Material anstelle eines flüssigen Elektrolyten. Konkret wollten sie eine miniaturisierte und gleichzeitig sehr schnell aufladbare Batterie für die Integration in RFID- und BLE-Labels entwickeln.
Der Schritt in die Selbstständigkeit bedeutete für das inzwischen 15-köpfige Btry-Team vor allem, Partnerschaften mit Industrieunternehmen aufzubauen und gleichzeitig den Prototypen zu einem skalierbaren Produkt weiterzuentwickeln. Auf diesem Weg wird Btry von namhaften Partnern unterstützt. Mögliche Einsatzbereiche sind Sensoren, Medizintechnik, Logistik und Uhren.
Von der Forschung in die Industrie
Konkret basiert die Technologie der Dünnschicht-Festkörperbatterien auf zehn Jahren Forschungsarbeit an der ETH. Im Rahmen mehrerer Projekte wurden dünne, stapelbare Lithium-Ionen-Festkörperzellen sowie innovative Beschichtungs- und Herstellungsverfahren getestet und weiterentwickelt.
Ein Beispiel ist das Projekt „Anode-free all-solid-state batteries - From thin film to bulk (AfreeSSB)“, das ab 2022 gemeinsam mit Partnern unter anderem aus Deutschland und Spanien am Empa-Labor durchgeführt wurde. Das vom Bundesamt für Energie (BFE) mitfinanzierte Projekt bildete einen wichtigen Ausgangspunkt der Forschung, aus dem wesentliche Teile der heutigen Dünnschichttechnologie hervorgingen.
Btry’s aufladbare Dünnschichtbatterie
Btry fertigt die Batteriezellen als dünnschichtige, vakuumprozessierte Solid-State-Lithium-Ionen-Batterien – also mit halbleiterähnlichen Fertigungsschritten und ohne flüssige beziehungsweise organische Elektrolyte oder Lösungsmittel.
Die Maße der Batterien sind variabel und werden an die jeweilige Anwendung angepasst. In einem Anwendungsbeispiel mit Smart Cards beträgt die Abmessung beispielsweise 50 × 40 × 0,1 mm.
Der Ladevorgang
Der „1-Minute-Ladevorgang“ hängt vor allem mit zwei Faktoren zusammen, der geringen Kapazität der für Labels ausgelegten Formate und der Dünnschicht-Architektur. Möglich wird das Schnellladen unter anderem durch den schichtweisen Dünnschicht-Aufbau. Weil die Transportwege in Elektroden und Festkörperelektrolyt sehr kurz sind, kann die Batterie Energie besonders schnell aufnehmen und wieder abgeben.
Der neue Energiespeicher für Smart Labels und Sensorik
Dünnschicht-Festkörperbatterien gelten als innovativ, weil sie zwei grundlegende Dinge zugleich verändern. Sie ersetzen den flüssigen Elektrolyten durch einen festen, und sie denken die Bauform von Grund auf neu – nicht als „Batteriezelle als separates Bauteil“, sondern als extrem flache, integrierbare Schichtstruktur. Dadurch ergeben sich in vielen Anwendungen deutliche Vorteile.
Ohne flüssige, potenziell auslaufende oder brennbare Bestandteile kann die Technologie in puncto Sicherheit und Robustheit punkten und ist oft stabiler gegenüber Temperatur- und Umwelteinflüssen. Gleichzeitig ermöglicht die Dünnschicht-Bauweise sehr kleine, flache Energiespeicher, die sich in Produkte integrieren lassen, bei denen klassische Zellen zu groß, zu dick oder mechanisch ungünstig wären – etwa in Smart Labels, Sensorik, Wearables oder in der Medizintechnik.
Innovativ ist außerdem der Fertigungsansatz. Dünnschicht-Festkörperbatterien werden schichtweise mit Verfahren hergestellt, die aus der Halbleiter- und Vakuumprozesswelt bekannt sind. Das erlaubt eine sehr präzise Kontrolle über Materialaufbau und Grenzflächen – und damit oft eine hohe Zuverlässigkeit über viele Ladezyklen hinweg, was gerade bei Mikro-Energiespeichern entscheidend ist.
In der Praxis geht es dabei weniger um maximale Kapazität, sondern um langlebige, wiederaufladbare Speicher, die über Jahre zuverlässig kleine Energiemengen bereitstellen und Lastspitzen – zum Beispiel bei Funkübertragungen – abfedern können.
Spannend ist zudem, dass Dünnschicht-Festkörperbatterien auch in „battery-free“-Konzepten eine Rolle spielen können. Selbst wenn Energie über Solar oder andere Energy-Harvesting-Methoden gewonnen wird, braucht es häufig ein Pufferelement für Dunkelphasen, Schatten oder kurzzeitig höhere Leistungsanforderungen.
Dünnschicht-Festkörperbatterien sind hierfür attraktiv, weil sie klein, sicher, langlebig und gut integrierbar sind. Und schließlich liegt ein wesentlicher Hebel darin, in passenden Anwendungen Wegwerf-Primärzellen (z.B. Knopfzellen) durch wiederaufladbare, langlebige Mikro-Speicher zu ersetzen – genau dafür ist diese Technologie besonders relevant.
