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Professor Stefano Passerini und seine Mitarbeiterin Hyein Moon setzen an einer Handschuhbox eine Natrium-Ionen-Batterie zusammen.
Amadeus Bramsiepe, KIT

Professor Stefano Passerini und seine Mitarbeiterin Hyein Moon setzen an einer Handschuhbox eine Natrium-Ionen-Batterie zusammen.

Im Projekt TRANSITION arbeiten Forscherinnen und Forscher des vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) zusammen mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) an neuartigen Natrium-Ionen-Batterien.

Natrium-Ionen-Batterien der nächsten Generation können nach Angaben der Wissenschaftler eine hochleistungsfähige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien darstellen. Derzeit entwickeln die Forscher dafür passende Aktivmaterialien und Elektrolyte. Das Projekt TRANSITION soll einen wesentlichen Beitrag zu einem nachhaltigeren Energiespeichermarkt in Deutschland leisten und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über 3 Jahre mit 1,15 Millionen Euro gefördert.

Natrium-Ionen-Batterien für den zukünftigen Einsatz in der Elektromobilität und stationären Energiespeicherung

Lithium-Ionen-Batterien seien zwar leicht, kompakt und böten eine hervorragende Energie- und Leistungsdichte, allerdings müssten nun Alternativen gefunden werden, erklärt Professor Stefano Passerini, Direktor des HIU:

„Angesichts der zunehmend steigenden Nachfrage nach Lithium und den in der Lithium-Technologie eingesetzten Rohstoffen wie Kobalt werden jedoch Bedenken hinsichtlich der zukünftigen und langfristigen Verfügbarkeit der kritischen Rohstoffe und der Kosten laut. In diesem Szenario stellen Natrium-Ionen-Batterien eine alternative, kostengünstige und umweltfreundlichere Energiespeichertechnologie dar.“

Konkret konzentriert sich TRANSITION auf die Entwicklung leistungsfähiger, flüssiger und polymerer Natrium-Ionen-Batterien, die Übergangsmetallschichtoxide auf der Kathodenseite und Hartkohlenstoff aus Biomasse auf der Anodenseite verwenden. Während das Team der Friedrich-Schiller-Universität Jena die Forschungsaktivitäten koordiniert und das ZSW-Team die Entwicklung kobaltfreier Kathoden vorantreibt, will das HIU-Team einen innovativen, auf Biomasse basierenden Hartkohlenstoff in Kombination mit wässrigen Bindemitteln und Aluminium als Stromabnehmer entwickeln.

„Dies ist das erste vom BMBF geförderte deutsche Konsortium, das an der Entwicklung hochskalierter Natrium-Ionen-Batterien arbeitet und ein breites Spektrum an Herausforderungen von der Materialentwicklung bis zur Herstellung von Prototypenzellen abdeckt. Die Entwicklung von hochskalierten Prototypen der Natrium-Ionen-Batterien und das Erreichen der gewünschten Ziele stellen eine große Herausforderung dar, die sich nur in einem Netzwerk mit den komplementären Kompetenzen der Partner bewältigen lässt“, so Passerini.

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