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Forschung für die Batterien der Zukunft

Nachhaltig, leistungsstark, aus unkritischen Materialien und biologisch abbaubar

16.08.2021 - Elektrische Fahrzeuge, elektronische Geräte oder Robotersysteme benötigen effiziente Stromspeicher.

Allerdings ist die Leistung gängiger, wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer Bauweise begrenzt. Forscher auf der ganzen Welt arbeiten an neuen Energiespeichersystemen für mobile Anwendungen. Und Europa mischt ganz vorne mit wie die Beispiele ziegen.

Eine völlig neue Art Batterien herzustellen steht im Mittelpunkt eines Forschungsprojekts an der Universität Oldenburg. In den kommenden fünf Jahren wird der Chemiker Dmitry Momotenko ein innovatives dreidimensionales, elektrochemisches Druckverfahren weiterentwickeln und erforschen, mit dem sich Lithium-Ionen-Batterien herstellen lassen. Ziel ist es, die Stromspeicher leistungsfähiger zu machen und Ladezeiten auf wenige Sekunden zu verkürzen.

Um den weiter steigenden Bedarf an Lithium decken zu können, wird seit einigen Jahren die Produktion von Lithium aus Anlagen der Tiefengeothermie diskutiert, vereinzelt sind bereits Pilotprojekte in der Umsetzung – u.a. im Oberrheingraben. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Verbundprojekt UnLimited, bei dem EnBW Energie Baden-Württemberg als Kooperationsführer gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und weiteren Partnern eine Pilotanlage im Geothermiekraftwerk in Bruchsal einrichten wird.

Ebenfalls am KIT läuft ein Projekt zur nachhaltigen Batterieproduktion in Europa. Wissenschaftler des vom KIT gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) und ihre europäischen Kooperationspartner entwickeln ein nachhaltiges Zellkonzept, das ausschließlich auf ökologisch und ökonomisch unkritischen Materialien basiert. In dem Projekt Si-DRIVE bildet das Konsortium die gesamte Batterie-Wertschöpfungskette ab und strebt bis 2030 einen Plan für eine europäische Produktion an.

Auch die Anzahl von datensendenden Mikrogeräten, etwa bei Verpackungen und in der Transportlogistik, wird in Zukunft stark zunehmen. Diese Geräte brauchen Energie, doch die dafür notwendige Menge an Batterien würde die Umwelt enorm belasten. Forscher des Empa, dem interdisziplinären Forschungsinstitut des ETH-Bereichs für Materialwissenschaften und Technologie, haben einen kompostierbaren Minikondensator entwickelt, der das Problem lösen kann. Er besteht lediglich aus Kohlenstoff, Zellulose, Glycerin und Kochsalz – und funktioniert zuverlässig.

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