Gelungen ist ihnen dies mittels Festkörperzellchemie, mit der eine höhere Energiedichte und Gewichtsreduktion bei verbesserter Fahreffizienz und Zell-Sicherheit zu erreichen ist. Nach im Februar 2025 gestarteten Straßentests mit dem ersten von einer Lithium-Metall-Festkörperbatterie angetriebenen Pkw (Mercedes-Benz EQS) wird eine mögliche Reichweite von über 1.000 Kilometern erwartet. Zuvor waren intensive Tests auf verschiedenen Prüfständen durchgeführt worden, bevor der Prototyp der Festkörperbatterie Ende 2024 in den EQS integriert werden konnte. Dafür musste die Limousine mit Zubehörteilen ausgestattet und leicht modifiziert werden. Erste Labortests am Fahrzeug fanden dann in Stuttgart statt.
„Die Entwicklung einer Festkörperbatterie im Automobilmaßstab unterstreicht unser Engagement für Innovation und Nachhaltigkeit“, kommentiert Markus Schäfer, Mitglied des Vorstands der Mercedes-Benz Group AG und Chief Technology Officer, Entwicklung und Einkauf. „Mit einem Prototypfahrzeug, das mit dieser fortschrittlichen Technologie ausgestattet ist, haben wir Straßentests begonnen. Dies wird uns wichtige Erkenntnisse für eine mögliche Serienintegration dieser hochmodernen Batterietechnologie liefern.“ Das Unternehmen hält Festkörperbatterien für eine vielversprechende Technologie in der Elektromobilität, da sie anstelle eines flüssigen einen festen Elektrolyten verwenden und damit die Zellsicherheit erhöht würde. Darüber hinaus wäre es nun möglich neue Anoden wie Lithium-Metall einzusetzen, die herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen deutlich übertreffen und höhere Energiedichten in Kombination mit einer Lithium-Metall-Anode eröglichen. Wie die Ingenieure in der Pressemitteilung ausführen, hätte die Festkörpertechnologie „das Potenzial, die gravimetrische Energiedichte für Fahrzeugbatterien auf bis zu 450 Wh/kg auf Zellebene zu erhöhen und damit die Reichweite zu steigern.“ Dabei beziehe sich die gravimetrische Energiedichte auf die Energiemenge, die in einer Batteriezelle pro Masseneinheit gespeichert sei. Diese Kennzahl sei entscheidend für die Bewertung der Effizienz und Leistung von Batteriezellen, insbesondere in Anwendungen, bei denen das Gewicht eine kritische Rolle spielt, wie bei Elektrofahrzeugen.
Der Prototyp wurde in Zusammenarbeit von den Motorsportexperten von HPP und dem Mercedes-Benz-Kompetenzzentrum für Batteriesysteme mit Zellen von Factorial entwickelt. Er verfügt über einen schwimmend gelagerten Zellträger, für den bereits ein Patent erteilt wurde. Wenn die Batterie geladen wird, dehnen sich die Materialien aus, und wenn sie entladen wird, ziehen sie sich zusammen. Die Volumenänderung in Festkörperzellen bezieht sich auf die Ausdehnung und Kontraktion der Materialien innerhalb der Batterie während des Ladens und Entladens. Um die Zellen während dieser Volumenänderungen zu unterstützen, ist die Festkörperbatterie von Mercedes-Benz mit pneumatischen Aktuatoren ausgestattet, die auf die Änderung des Zellvolumens während des Ladens und Entladens reagieren. Factorial ist ein in den USA gegründetes Unternehmen, das im Bereich der Festkörperbatterietechnologie aktiv ist und mit der firmeneigenen Factorial Electrolyte System Technology und Solstice Elektrolytinnovationen nutzt, um eine sichere und zuverlässige Zellleistung mit Hochkapazitätskathoden- und Anodenmaterialien zu ermöglichen. Siyu Huang, CEO und Mitbegründerin von Factorial Energy, zeigt sich dementsprechend zufrieden mit den Ergebnissen der Kooperation: „Einen historischen Meilenstein in der Elektroindustrie setzt der Hersteller, der erfolgreich Lithium-Metall-Festkörperbatterien in eine Serienfahrzeugplattform integriert. Dieser Durchbruch zeigt, dass die Festkörperbatterietechnologie über das Labor hinaus in die reale Anwendung gelangt ist und einen neuen Maßstab für die gesamte Automobilindustrie setzt. Unsere Zusammenarbeit mit Mercedes-Benz ist ein Beweis dafür, dass die Zukunft der Elektrofahrzeuge nicht nur eine Vision, sondern bereits Realität ist.“
Mercedes-Benz hatte sich 2021 mit Factorial zusammengetan, um eine neue Generation von Batterietechnologien zu entwickeln. Im Sommer 2024 lieferte Factorial Lithium-Metall-Festkörperbatteriezellen mit den firmeneigenen FEST (Factorial Electrolyte System Technology) Festkörperplattformen an Mercedes-Benz, was die erste B-Muster-Lieferung von Lithium-Metall-Festkörperbatterien an einen globalen OEM markierte.