Politik & Medien
Batterien für die Energiewende
Batterien spielen eine zentrale Rolle in der Energie- und Mobilitätswende. Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne muss zwischengespeichert werden, damit sie jederzeit verfügbar ist. Batterien bieten hierfür eine effiziente Lösung, da sie elektrische Energie zwischenspeichern und mit relativ geringen Energieverlusten wieder abgeben können. Daher nimmt die Bedeutung von kompakten Heimspeichersystemen in Eigenheimen oder großflächigen Speichersystemen in Wohnanlagen stetig zu. Gleichzeitig machen Batterien Elektrofahrzeuge möglich. In den vergangenen 15 Jahren hat die Entwicklung der Batterieforschungs- und Produktionstechnologie die Reichweite von Elektrofahrzeugen von etwa 300 Kilometern auf 600 Kilometer erhöht.
KIT
Fritz Beck
Wie wird an Batterien geforscht?
Um Anwendungen wie Heimspeicher, Elektrofahrzeuge und Smartphones zu verbessern, müssen auch deren Batterien besser verstanden und entsprechend weiterentwickelt werden. Die Batterieforschung ist ein interdisziplinäres Gebiet, in dem Chemiker, Physiker, Materialwissenschaftler und Ingenieure eng zusammenarbeiten. Ziel der Forschung ist es, Batterien zu entwickeln, die mehr Energie speichern, leichter, langlebiger, nachhaltiger und günstiger sind als herkömmliche Batterien. Batterieforscher im Labor suchen nach dem perfekten Rezept für neue Materialien aus Dutzenden von chemischen Elementen und einer Vielzahl von Prozessen und Synthesetechniken. Kleinste Details, wie die Änderung des Trocknungsprozesses der Batterieelektroden oder der Klebstoff, können einen großen Einfluss auf den Lade- und Entladevorgang haben. Sobald eine vielversprechende Kombination gefunden ist, wird die Batterie zusammengebaut und durch Tausende von Lade- und Entladezyklen bei unterschiedlichen Temperaturen getestet. Neben experimentellen Arbeiten im Labor versuchen die Forscher auch die Vorgänge in der Batterie anhand komplexer Computermodelle zu verstehen, um Rückschlüsse für praktische Anwendungen zu ziehen.
Der Weg zu nachhaltigen Batterien
Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit die leistungsstärksten Batterien in Bezug auf verfügbare elektrische Energie pro Volumeneinheit und Batteriegewicht. Die darin enthaltenen chemischen Elemente können jedoch mittel- bis langfristig nicht nachhaltig genutzt werden. Die Gewinnung von Bestandteilen wie Kobalt, Graphit und Lithium birgt politische, ökologische und ökonomische Risiken. Die Europäische Kommission befürchtet sogar Lieferengpässe aufgrund von Ressourcenknappheit und politischer Unsicherheit in einigen Ländern mit großen Vorkommen. Darüber hinaus erfolgt der Kobaltabbau in vielen Fällen unter menschenunwürdigen Bedingungen und hat schwerwiegende Auswirkungen auf die Umwelt. Aus diesen Gründen entwickeln unsere Batterieforscher nachhaltigere Alternativen, die nicht mehr auf Lithium und andere kritische Rohstoffe angewiesen sind. Stattdessen basieren sie auf Elementen wie Natrium, Magnesium, Calcium, Aluminium oder Chlor. Neben der Verbesserung der Nachhaltigkeit haben solche sogenannten Post-Lithium-Batterien das Potenzial, mehr Energie zu speichern, sicherer zu sein und eine kostengünstigere Option für eine Vielzahl von Großanwendungen zu bieten.
Fritz Beck
Pressemitteilungen
Roadmap für die Batterieforschung in Europa - 09.04.2020
Die europäische Forschungsinitiative BATTERY 2030+ präsentiert ihre Ziele – Forschungsplattform CELEST mit KIT, Universität Ulm und ZSW beteiligt
Um die Batterien der Zukunft zu entwickeln, haben Partner aus Wissenschaft und Industrie aus ganz Europa die Forschungsinitiative BATTERY 2030+ auf den Weg gebracht. Eine Roadmap präzisiert nun die Meilensteine: eine gemeinsame Plattform zur Materialentwicklung mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI), vernetzte Sensoren und Selbstheilungs- technologie für Batterien sowie nachhaltige Herstellungs- und Recyclingverfahren.
Feierlicher Auftakt für „exzellente“ Energieforschung - 26.03.2019
Forschungsplattform CELEST und Batterie-Exzellenzcluster eingeweiht
Die größte deutsche Forschungsplattform in der elektrochemischen Energieforschung ist heute, am Dienstag, 26. März, offiziell gestartet: Im Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe (CELEST) entwickeln Forschende verschiedener Disziplinen hochleistungsfähige und umweltfreundliche Energiespeicher. Bei der feierlichen Einweihung im Helmholtz-Institut Ulm informierten sich Staatssekretär Christian Luft (BMBF) und Amtschef Ulrich Steinbach (MWK Baden-Württemberg) insbesondere auch über den ersten herausragenden Erfolg der Plattform: Bei der hochkompetitiven Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder haben die Partner das deutschlandweit einzige Exzellenzcluster in der Batterieforschung eingeworben.
Europaweite Forschung für Batterien der Zukunft - 28.02.2019
Europäische Initiative BATTERY 2030+ bringt führende Wissenschaftsinstitutionen zusammen – Forschungsplattform CELEST mit KIT, Universität Ulm und ZSW beteiligt
Um die Energiewende erfolgreich zu verwirklichen und regenerativ erzeugte Energie zu speichern, werden bessere Batterien benötigt. Die auf zehn Jahre angelegte europäische Forschungsinitiative BATTERY 2030+ bringt führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Unternehmen aus ganz Europa zusammen, um entscheidende Fortschritte in der Batteriewissenschaft und -technologie zu erreichen.
Für Fragen und Interviewanfragen
Sarah Hameister
Medien und Kommunikation