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Batterien der nächsten Generation: Festkörper

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Wissenschaftler am KIT bei der Arbeit in einem Batterielabor zur Bestimmung von Materialeigenschaften. Die Charakterisierung von neuen Materialien ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Festkörperbatterie. Foto: Carsten Costard

Im Kompetenzcluster „FestBatt“ fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Entwicklung der nächsten Batteriegeneration mit 16 Millionen Euro. Beteiligt sind 14 wissenschaftliche Einrichtungen, darunter das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Koordiniert wird der Kompetenzcluster von der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU).

Große Speicherkapazitäten, kurze Ladezeiten und keine brennbaren flüssigen Elektrolyte – die Festkörperbatterie soll zukünftig sichere Elektromobilität mit großen Reichweiten ermöglichen.

Fest statt flüssig
Neben den bereits etablierten Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten im Innern der Batterie, geraten zunehmend auch Batterien in den Fokus der Forschung, die auf Elektrolyten aus festen Materialien basieren. „Solche Festkörperbatterien sind feuersicher und könnten zukünftig größere Speicherkapazitäten und schnellere Ladevorgänge ermöglichen“, sagt Professor Helmut Ehrenberg vom Institut für Angewandte Materialien (IAM) des KIT. Dieser Batterietyp habe deshalb das Potenzial, sowohl sichere Elektromobilität mit großen Reichweiten zu ermöglichen als auch stationär eingesetzt zu werden. Beispielsweise könnte man Festkörperbatterien auch als effektive Speicher für Strom aus privaten Photovoltaikanlagen nutzen. Um diese Ziele zu erreichen, bestehe bei der Festkörperbatterie aber noch erheblicher Forschungsbedarf.

Ziel von „FestBatt“
Hier setzt der neue Kompetenzcluster für Festkörperbatterien „FestBatt“ an. Er wird von Professor Jürgen Janek (JLU) koordiniert und umfasst alle für das Thema Festelektrolyte und Festkörperbatterien relevanten Forschungseinrichtungen in Deutschland – darunter Universitäten und Forschungszentren aus der Helmholtz-Gemeinschaft sowie der Fraunhofer-Gesellschaft. Ziel von „FestBatt“ ist es, grundlegendes Wissen für Festkörperbatterien zu erarbeiten sowie deren Funktionsweise im Detail zu verstehen, wissenschaftlich zu beschreiben und funktionsfähige Prototypen zu entwickeln. Mit dem Kompetenzcluster wird aber auch der Grundstein für den Aufbau und die nachhaltige Weiterentwicklung einer international führenden, wettbewerbsfähigen Batteriezellproduktion in Deutschland gelegt.

Insgesamt fünf Verbundprojekte
„FestBatt“ besteht insgesamt aus fünf Verbundprojekten: drei Material- und zwei Methodenplattformen. In der ersten Projektphase steht die reproduzierbare Herstellung geeigneter Festelektrolyte im Fokus. „Die Auswahl kompatibler Materialien ist essenziell für das spätere Zelldesign. Die bei uns durchgeführte elektrochemische Charakterisierung liefert die wichtigsten materialspezifischen Parameter und ermöglicht so die Auswahl leistungsfähiger Materialkombinationen“, sagt Professorin Ellen Ivers-Tiffée, die gemeinsam mit Ehrenberg in der vom KIT koordinierten Methodenplattform zur Charakterisierung für „FestBatt“ arbeitet, in der wiederum Partner aus Jülich, Gießen und Marburg eingebunden sind.

08.10.2018 | Quelle: KIT | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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