TU Graz und AVL eröffnen Labor für Festkörperbatterien

Die TU Graz hat gemeinsam mit Industriepartner AVL eine neue Einrichtung für die Entwicklung von Festkörperbatterien eröffnet. Das „Christian Doppler Labor“ beschäftigt sich in der Tiefe mit der Reduktion der Grenzflächenwiderstände innerhalb der Festkörperbatterie.

Festkörperakkus versprechen bekanntlich wesentlich höhere Energie- und Leistungsdichten als aktuelle Batterien mit Flüssigelektrolyt. Laut Daniel Rettenwander, Leiter des neuen Labors, wären sie „ein Riesenschritt in Richtung flächendeckende E-Mobilität“. Aber die neue Technologie ist noch nicht ausgereift. Ein großes Problem: An den Grenzflächen bilden sich hohe Widerstände aus, die einen schnellen Ionentransport zwischen den Elektroden verhindern und somit zu einem signifikanten Perfomanceverlust führen.

„Bei den Übeltätern handelt es sich in den meisten Fällen um die Grenzflächen zwischen Festkörperelektrolyt und Elektrodenmaterial sowie zwischen Partikeln des Elektrolyten selbst“, so Rettenwander, der mit seinem Team mehrere Lösungsansätze im Fokus hat: „Die Stromdichtenverteilung an den Grenzflächen lassen sich zum Beispiel homogenisieren, indem man Zwischenschichten mit fein abgestimmten Lithium-Transporteigenschaften einbringt.“ Außerdem wollen die Forscher alternative Ladeformen testen und anstelle von Gleichstrom verschiedene Pulsladeformen verwenden, um eine homogene Lithiumabscheidung zu erzielen.

Zentralisiert wird die Forschung in diesem Bereich an der TU Graz in einem neuen „Christian Doppler Labor“, dem inzwischen zwölften CD-Labor an der österreichischen Universität. Gemeinsam haben diese Labore, dass sie auf Forschungskooperationen mit Wirtschaftsunternehmen basieren und sowohl öffentlich als auch von den beteiligten Unternehmen finanziert werden. Im Fall des CD-Labors für Festkörperbatterien ist Antriebs- und Prüfspezialist AVL mit an Bord – übrigens ebenso wie bei dem vor einem Monat vorgestellten Zentrum für Batteriesicherheit an der TU Graz.

AVL betont die Bedeutung des neuen CD-Labors für das eigene Geschäft: „Als Entwickler innovativer Antriebsbatterien sind die Forschungserkenntnisse extrem wertvoll für die Entwicklung zukünftiger Batteriemodule auf Basis der Festkörperbatterietechnologie“, äußert Volker Hennige, Fachbereichsleiter Batterie bei AVL. Die gemeinsame Forschung ist auf sieben Jahre angelegt. Das Budget des CD-Labors mit seinen sieben Mitarbeiter beläuft sich auf insgesamt rund zwei Millionen Euro. Von öffentlicher Seite ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW) der bedeutendste Fördergeber.

Laborleiter Rettenwander führt aus, dass die Entwicklung von Festkörperbatterien im Gegensatz zu beispielsweise Lithium-Luft-Batterien oder ähnlichen experimentellen Batterietechnologien schon relativ weit vorangeschritten sei. „Es wird zwar noch etwas dauern, bis diese Batterienform auch für Hochenergieanwendungen wie eben in E-Fahrzeugen einsatzbereit ist, aber es ist absehbar – als kleine Batterien für elektronische Bauteile sind Festkörperbatterien vereinzelt schon zu finden – sogar hier in der Steiermark.“ Man kenne die konkreten Problemfelder, arbeite mit Hochdruck an nachhaltigen Lösungen und sehe sich damit als wesentliche Startrampe für die nächste Generation von Energiespeichern.
tugraz.at