Neuartige Stromspeicher

Auf dem Weg zur Batterie der Zukunft

Mit künstliche Intelligenz, Sensoren und Selbstheilungstechnologie sowie nachhaltigen Herstellungs- und Recyclingverfahren arbeitet die Forschungsinitiative Battery 2030+.

Partner aus Wissenschaft und Industrie aus ganz Europa haben die Forschungsinitiative Battery 2030+ auf den Weg gebracht, um die Batterien der Zukunft zu entwickeln. Ziel sind leistungsstarke Batteriespeicher, die gleichzeitig nachhaltig, sicher und günstig sind. Nun haben die beteiligten Forschungsinstitutionen und Unternehmen eine Roadmap veröffentlicht, die sowohl die Eigenschaften der Batterien der Zukunft definiert, als auch Maßnahmen zur Beschleunigung der Entwicklung aufführt.

Im Wettbewerb zu USA und Asien

Dabei werden drei Hauptforschungsrichtungen identifiziert: „Wir wollen die Suche nach neuen Materialien und dem richtigen Materialmix beschleunigen, neuartige Funktionen auf den Weg bringen sowie Herstellungs- und Recyclingkonzepte etablieren“, sagt Professor Maximilian Fichtner, Leiter der Abteilung Energiematerialien am Institut für Nanotechnologie des KIT, Stellvertretender Direktor am Helmholtz-Institut Ulm und wissenschaftlicher Sprecher des Zentrums für Elektrochemische Energiespeicherung Ulm-Karlsruhe (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe, kurz Celest). Über die Forschungsplattform Celest sind das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Ulm sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) an dem Konsortium beteiligt. „Mit dem Forschungsprojekt bringen wir nun die Expertise auf den jeweiligen Teilgebieten in ganz Europa zusammen und arbeiten koordiniert. So haben wir die Chance, in der Batterieentwicklung weltweit vorne mitzumischen, auch im Wettbewerb mit den USA und Asien.“

Intelligente Funktionalitäten und ein nachhaltiger Entwicklungsprozess

Externe Faktoren wie extreme Temperaturen, mechanische Beanspruchung, übermäßige Leistung während des Betriebs oder einfach nur die Alterung im Laufe der Zeit wirken sich nachteilig auf die Leistung einer Batterie aus. Die Forscher von Battery 2030+ haben sich deshalb vorgenommen, gemeinsam intelligente und vernetzte Sensorkonzepte zu entwickeln, die zukünftig chemische und elektrochemische Reaktionen direkt in der Batteriezelle beobachten sollen. Sie könnten frühe Stadien des Batterieversagens oder unerwünschte Nebenreaktionen entdecken, die zur Batteriealterung führen. Außerdem sollen die Batterien der nächsten Generation mit „Selbstheilungskräften“ ausgestattet werden: Schäden im Inneren einer Batterie, die sonst zu einem Batterieversagen führen, können durch geschickten Materialeinsatz ausgeglichen werden. Durch Sensoren und Selbstheilung sollen die Batterien zukünftig noch zuverlässiger und ausdauernder werden. So werden auch gebrauchte Zellen von hoher Qualität für einen zweiten Einsatz attraktiv. Parameter wie ressourcensparende Herstellbarkeit, die Recyclingfähigkeit, kritische Rohstoffe und Toxizität fließen direkt in die Algorithmen der Entwicklung neuer Batteriekonzepte ein.

Zur (englischsprachigen) Roadmap: https://battery2030.eu/research/roadmap/

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