ZSW forscht mit Partnern an Natrium-Ionen-Batterien
Die Batterien sollen auf Elektrofahrzeuge im Stadtverkehr und stationäre Batteriespeicher zugeschnitten sein, wie das ZSW mitteilt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt mit 1,35 Millionen Euro über einen Zeitraum von drei Jahren. Da das ZSW die Mitteilung am 30. Januar veröffentlicht hat, ist davon auszugehen, dass die Finanzierung des Vorhabens durch das Bundesministerium gesichert ist. Die Regierung hat bekanntlich in dem Haushalt für 2024 die Finanzierung für die Batterieforschung radikal zusammengestrichen, ist am Ende jedoch leicht zurückgerudert.
Im Fokus des Projekts steht die Entwicklung und optimale Abstimmung von Anoden, Kathoden und Elektrolyten, um eine leistungsstarke, kostengünstige und umweltfreundliche Natrium-Ionen-Batterie zu realisieren. Das Hauptziel besteht darin, eine Hochleistungszelle im Pouch-Format zu präsentieren, die eine spezifische Energie von über 200 Wattstunden pro Kilogramm erreicht.
Das wäre vermutlich schon genug an Herausforderungen für das „4NiB“-Projekt, schließlich soll einer der Hauptbestandteile heutiger Batterien, das Lithium, durch Natrium ersetzt werden. Dennoch will das Projektkonsortium noch einen Schritt weiter gehen und auch Bioabfälle in den Batteriezellen verwenden. „Durch den Verzicht auf teure Kupferfolien in der Batterie und Ersatz des heute in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Graphits durch alternative Kohlenstoffverbindungen, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden können, lassen sich zudem nicht nur Kosten reduzieren, sondern auch die Nachhaltigkeit weiter verbessern“, heißt es in der Mitteilung.
Die Anode, die heute meist aus einer mit Graphit beschichteten Kupferfolie besteht, soll stattdessen auf der Basis von Hartkohle aus Bioabfall hergestellt werden, „wobei Vorprodukte genutzt werden, die es in Deutschland reichlich gibt“. Kathodenseitig steht die Entwicklung von Hochvoltkathoden mit vier Volt im Fokus. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung sicherer, hochspannungsstabiler Mischphosphate aus Polyanionen. „Mithilfe von Simulationen wird die optimale Zusammensetzung der eingesetzten Übergangsmetalle ermittelt, um die gespeicherte Energie zu maximieren“, erklärt das ZSW.
Der Elektrolyt wird eine nicht-wässrige Flüssigkeit sein, der zur Erhöhung der Leitfähigkeit und der Sicherheit eine sogenannte ionische Flüssigkeit zugesetzt werden kann. Es sollen zudem Strategien zur Vorladung (Vor-Sodierung) solcher Batterien entwickelt werden, um so die Energie in der Batterie zu maximieren.
Neben dem ZSW in Ulm gehören die Helmholtz Institute Ulm-Karlsruhe mit dem Institut für Technologie (HIU-KIT) sowie das Forschungszentrum Jülich GmbH mit dem Institut für Energie- und Klimaforschung zu dem 4NIB-Konsortium. Weiterer Partner ist die Albert Ludwigs Universität Freiburg mit dem Freiburger Materialforschungszentrum (FMF).
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