Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wird an Material- und Prozesstechnologien für Zellkomponenten von Feststoffbatterien gearbeitet. Es liegen dem Kompentenzcluster FestBatt, das 2018 von der Bundesregierung ins Leben gerufen wurde, eine Reihe vielversprechenden Elektrolyten vor, auf deren Grundlage weitergeforscht werden soll, wie es am Dienstag von dem Institut hieß.
Seit einigen Jahren werden Feststoffbatterien heiß diskutiert, da die Technologie einige entschiedene Vorteile gegenüber konventionellen Lithium-Ionen-Batterien haben könnte. Zum Beispiel bei der Speicherkapazität, Brennbarkeit, Ladezeit und Ladefestigkeit werden deutliche bessere Eigenschaften erwartet. „Festkörperbatterien kommen ohne flüssige und brennbare Elektrolyten aus, ihre Chemie ermöglicht höhere Energiedichten sowie kürzere Ladezeiten“, sagt Helmut Ehrenberg, Professor am Institut für Angewandte Materialien des KIT und Koordinator der Plattform Charakterisierung im Kompetenzcluster FestBatt. „Zudem kann auf giftige und seltene Materialien wie Kobalt verzichtet werden.“
Zwar gibt es immer wieder Meldungen von Forschungserfolgen und neuen Unternehmen, die an Start gehen, um die langersehnten Feststoffbatterien zu produzieren, doch der richtige Durchbruch ist noch nicht gelungen. Mit Blick auf die Elektromobilität und dem Nutzen einer starken Batterietechnologie dafür zu entwickeln, bündelte die Bundesregierung daher die Kompetenz von 17 wissenschaftlichen Einrichtungen, wie einigen Helmholtz-Instituten, Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft und der Max-Planck-Gesellschaft sowie einer Reihe von Universitäten. Koordiniert wurde die Arbeit durch die Justus-Liebig-Universität Gießen.
In der ersten Projektphase kamen mehr als 100 Forschende zusammen, um in transdisziplinären Arbeitsgruppen geeignete Elektrolytmaterialien zu identifizieren. Durch ein systematisches Bearbeiten der möglichen Materialkandidaten konnten die Forschenden sich ein umfassendes Bild verschaffen und zu dem die wichtigsten Einflussgrößen bei der Synthese von festen Elektrolyten identifizieren.
Jetzt werden vor allem in Karlsruhe sowie am Forschungszentrum Jülich und der Universität Marburg an der Charakterisierung von Kontakt und Grenzflächen gearbeitet. Dafür werden die Eigenschaften der infrage kommenden Materialien mit Röntgen-, Synchrotron- und Neutronenstrahlung weiter erforscht. Außerdem sollen eine Reihe von Mikroskopietechniken an komplexen Mehrphasensystemen durchgeführt werden. Im KIT werde zudem eine Forschungsgruppe damit beauftragt, die Kathodenmaterialien, die von den Partnern entwickelt wurden, als Referenzmaterial bereitzustellen. Seit November 2021 fördert das Bundesforschungsministerium die zweite Runde des Forschungsprojekts mit 23 Millionen Euro. Die Mittel sind dabei für die kommenden drei Jahre vorgesehen.
International wird Wettlauf zur richtigen Materialzusammensetzung für Feststoffbatterien von sehr vielen Unternehmen und Forschungseinrichtungen bestritten. Auch Mercedes-Benz arbeitet dafür zum Beispiel mit dem kanadischen Batteriespezialisten Hydro-Quebec zusammen.
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Die Frage ist, ob die Ergebnisse nicht wieder einfach der Autoverbrennerlobby geschenkt werden, was gleichbedeutend mit einer Subvention der deutschen Hersteller ist, zulasten des Steuerzahlers.
Es ist wichtig dieses Know-how in Deutschland zu erwerben und finanziell auch daran zu verdienen… im Bereich der Bildung wären viele Millionen dringend notwendig.
Gegebenenfalls auch mal eine höhere Beförderungsquote, rückgängig machen der niedrigeren Eingangsbesoldungen, ein paar Euro Ausgleich für die Tätigkeit als Dekan oder einfach mal Lernmittelfreiheit für Schüler und Lehrer.