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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.
Carsten Costard

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.

Wissenschaftler forschen mit Hochdruck an der Festkörperbatterie, die die Elektromobilität und Speicheranwendungen auf ein neues Niveau heben könnte. Die Vorteile dieser Batterietechnologie sind das Fehlen brennbarer flüssiger Elektrolyte sowie v.a. große Speicherkapazitäten und kurze Ladezeiten. Im Kompetenzcluster „FestBatt“ arbeiten zahlreiche wissenschaftliche Einrichtungen gemeinsam an der Umsetzung.

Insgesamt sind 14 wissenschaftliche Einrichtungen, darunter das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), am Kompetenzcluster „FestBatt“ beteiligt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 16 Millionen Euro gefördert und von der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) koordiniert wird.

"Grundstein für die wettbewerbsfähige Batteriezellproduktion in Deutschland legen"

Während die heute verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus mit flüssigen Elektrolyten im Innern der Batterie arbeiten, basieren Feststoffbatterien auf Elektrolyten aus festen Materialien. „Solche Festkörperbatterien sind feuersicher und könnten zukünftig größere Speicherkapazitäten und schnellere Ladevorgänge ermöglichen“, erklärt Professor Helmut Ehrenberg vom Institut für Angewandte Materialien (IAM) des KIT. Für Elektroautos würde die Feststoffbatterie kurze Ladezeiten und lange Reichweiten sowie ein höheres Maß an Sicherheit bedeuten. Allerdings bestehe noch Forschungsbedarf.

Der neue Kompetenzcluster für Festkörperbatterien „FestBatt“ umfasst alle für das Thema Festelektrolyte und Festkörperbatterien relevanten Forschungseinrichtungen in Deutschland. Ziel ist es, grundlegendes Wissen für Festkörperbatterien zu erarbeiten sowie deren Funktionsweise im Detail zu verstehen, wissenschaftlich zu beschreiben und funktionsfähige Prototypen zu entwickeln. So soll der Kompetenzcluster den Grundstein für den Aufbau und die nachhaltige Weiterentwicklung einer international führenden, wettbewerbsfähigen Batteriezellproduktion in Deutschland legen.

Insgesamt besteht „FestBatt“ aus 5 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.

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