Uni Bayreuth forscht an Glas-Separatoren

Die Universität Bayreuth wird zusammen mit namhaften Industriepartnern wie Tesla Germany und Varta Microbattery neuartige Batterie-Separatoren aus Glas entwickeln. Das am 1. März gestartete Verbundprojekt hierzu heißt GlasSeLIB (Glas-Separatoren für Lithium-Ionen-Batterien).

Ziel des Projekts sei, die Sicherheit von High-Tech-Batterien weiter zu erhöhen und zugleich ihre Lebensdauer zu verlängern, so die Universität in einer Mitteilung. Die Batterie-Sicherheit hänge entscheidend von den Separatoren ab, die für eine räumliche Trennung der Elektroden sorgen – und somit einen Kurzschluss verhindern.

Bisher werden vor allem Polymer-Folien als Separatoren genutzt. Da diese bei Überhitzung instabil werden können, ist dann die saubere Trennung der beiden Elektroden womöglich nicht mehr gewährleistet. Zum anderen sind die Polymer-Folien chemisch passiv. Um den Energiegehalt der Zellen zu erhöhen, versuchen die Hersteller derzeit, den Anteil chemisch passiver Materialien zu verringern und mehr chemisch aktive Materialien zu verbauen. Laut der Uni Bayreuth kann das aber problematisch werden, wenn es sich wie bei den Separator-Folien um sicherheitsrelevante Komponenten handelt.

Die geplanten Glas-Separatoren sollen „filigrane Membranen“ werden. Einer der Vorteile sei, dass diese Membranen im Unterschied zu bisherigen Separatoren eine Temperaturbeständigkeit bis mindestens 500 Grad Celsius aufweisen sollen. Mittels einer speziellen Glas-Zusammensetzung, die ebenfalls im Rahmen des Projekts entwickelt werden soll, wollen die Forschenden auch die Alterung der Batteriezellen verlangsamen – die Glas-Zusammensetzung muss hierfür eine hohe chemische Aktivität aufweisen. Die Vorteile sollen sich auf verschiedene Arten von Lithium-Ionen-Batterien anwenden lassen – also nicht nur Zellen für Elektroautos, sondern auch „Laptops, Smartphones und zahlreichen anderen High-Tech-Anwendungen“.

Einschränkend gibt die Universität Bayreuth an, dass diese Vorteile nur gegeben seinen, wenn es gelingt, extrem dünne Membranen herzustellen. „Eine Reduzierung der Glasmembranen auf unter 20 Mikrometer ist für uns eine große fertigungstechnische Herausforderung“. sagt Projektleiter Thorsten Gerdes. „Sie ist aber zwingend erforderlich, um zu gewährleisten, dass die Betriebssicherheit von Batterien steigt oder zumindest erhalten bleibt, falls künftige Innovationen ihre Leistungsfähigkeit – beispielsweise ihre Speicherkapazität – signifikant erhöhen.“

Gerdes ist am KeyLab Glastechnologie der Universität Bayreuth beschäftigt, das das Projekt koordiniert. Forschungspartner sind der Lehrstuhl für Werkstoffverfahrenstechnik an der Universität Bayreuth sowie vier Unternehmen: die Füller Glastechnologie GmbH, die Vitrulan Glass Textile GmbH, die Varta Microbattery GmbH und die Tesla Germany GmbH am Standort München.

Varta und Tesla – beide Unternehmen werden im Rahmen der Batterie-IPCEI von der Bundesregierung gefördert – sollen dabei ihre Laboratorien für Tests zur verfügung stellen. Dort soll überprüft werden, ob die in Bayreuth entwickelten Glasmembranen die an sie gestellten Anforderungen auch tatsächlich erfüllen.

GlasSeLIB wird von der Bayerischen Forschungsstiftung in den nächsten drei Jahren mit mehr als 375.000 Euro gefördert.
uni-bayreuth.de