Festkörper-Batterien sollen herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien künftig in fast allen Leistungs-Parametern übertreffen. Denn: sie bieten mehr Sicherheit, größere Speicherkapazitäten und haben kürzere Ladezeiten. Das Batterie-Kompetenzcluster FestBatt hat nun Grundlagen dafür erarbeitet. In einer zweiten Förderphase – das BMBF fördert hier mit rund 23 Mio. Euro – sollen nun komplette Batterie-Systeme und Methoden für die Produktion entwickelt werden.
Helmut Ehrenberg koordiniert die Plattform Charakterisierung im Kompetenzcluster FestBatt vom Institut für Angewandte Materialien (IAM) des KIT. Er ist davon überzeugt, dass eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie der Elektro-Mobilität schon in wenigen Jahren den entscheidenden Anstoß geben könnte.
Ehrenberg nennt auch ein paar Vorteile der neuen Technologie: „Festkörper-Batterien kommen ohne flüssige und brennbare Elektrolyten aus, ihre Chemie ermöglicht höhere Energiedichten sowie kürzere Ladezeiten. Zudem kann auf giftige und seltene Materialien wie Kobalt verzichtet werden.“
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Das Kompetenzcluster FestBatt wurde 2018 gestartet. Im Auftrag der Bundesregierung entwickelt es diese Schlüsseltechnologie und startet nun in die zweite Förderphase.
Der internationale Wettbewerb auf diesem Gebiet ist stark. Die Bundesregierung hat mit FestBatt die Kompetenzen von 17 wissenschaftlichen Einrichtungen gebündelt, um Zukunftsmärkte auch für Europa möglichst rasch zu öffnen. Gesamtheitlich werden die Arbeiten durch von der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) koordiniert. Zu den Partnern gehören Universitäten, Helmholtz-Institute sowie Institute der Fraunhofer-Gesellschaft und der Max-Planck-Gesellschaft.
FestBatt macht erste Schritte auf dem Weg zur Massenproduktion
Im Mittelpunkt der neuen Förderphase von FestBatt steht die Entwicklung von Zellkomponenten und ganzen Festkörper-Batteriezellen auf der Basis vielversprechender Elektrolyte. Zudem wollen die Forscher Material- und Prozess-Technologien für deren Produktion entwickeln.
Die Massen-Produktion von Festkörper-Batterien wird allerdings noch auf sich warten lassen. Die Projektpartner stehen noch vor einer Reihe von wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen, heißt es in einer Pressemitteilung.
Dazu gehören unter anderem Charakterisierungen von Kontakt- und Grenzflächen mit Röntgen-, Synchrotron und Neutronen-Strahlung sowie verschiedener Mikroskopie-Techniken an komplexen Mehrphasen-Systemen.
Vorsprung durch systematische Charakterisierung
In der ersten Förderphase von FestBatt arbeiteten mehr als 100 Forscher daran, geeignete Materialien zu identifizieren und unterschiedliche Festelektrolyte zu synthetisieren.
Die Plattform Charakterisierung hat die Materialien dabei untersucht und die wichtigsten Einflussgrößen bei der Synthese von Festelektrolyten und kritische Material-Veränderungen in Kompositen identifiziert.
Darauf baut nun die Weiterentwicklung der Feststoff-Batterien in der zweiten Förderphase von FestBatt auf. (wag)
