Schwedische Forschende melden Fortschritte bei „Strukturbatterie“

„Es ist uns gelungen, eine Batterie aus Kohlefaserverbundstoff zu entwickeln, die so steif wie Aluminium und energiedicht genug ist, um kommerziell genutzt zu werden. Genau wie ein menschliches Skelett hat die Batterie mehrere Funktionen gleichzeitig“, erklärt Chalmers-Forscherin Richa Chaudhary. Die Forschung an der Strukturbatterie läuft bereits seit mehreren Jahren. Eine vorheriges Etappenziel hatten die Forscher 2021 vermeldet, als die Batterie eine Energiedichte von 24 Wh/kg aufwies, was ungefähr 20 Prozent der Kapazität einer vergleichbaren Lithium-Ionen-Batterie entspricht.

Jetzt sind es bis zu 30 Wh/kg. Dies ist zwar immer noch weniger als bei heutigen Akkus, aber die Bedingungen sind ganz andere. Wenn die Batterie Teil der Konstruktion ist und auch aus einem leichten Material hergestellt werden kann, wird das Gesamtgewicht des Fahrzeugs stark reduziert. Dann wird beispielsweise nicht annähernd so viel Energie benötigt, um ein Elektroauto anzutreiben.

„Investitionen in leichte und energieeffiziente Fahrzeuge sind eine Selbstverständlichkeit, wenn wir Energie einsparen und an künftige Generationen denken wollen. Wir haben Berechnungen für Elektroautos angestellt, die zeigen, dass sie bis zu 70 Prozent länger fahren könnten als heute, wenn sie über wettbewerbsfähige strukturelle Batterien verfügten“, sagt der Forschungsleiter Leif Asp, der Professor am Department of Industrial and Materials Science von Chalmers ist.

Wenn es um Fahrzeuge geht, werden natürlich hohe Anforderungen an die Konstruktion gestellt, die ausreichend stark sein muss, um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Die strukturelle Batteriezelle des Forscherteams hat ihre Steifigkeit, genauer gesagt den in Gigapascal (GPa) gemessenen Elastizitätsmodul, von 25 auf 70 erhöht. Das bedeutet, dass das Material genauso belastbar ist wie Aluminium, aber ein geringeres Gewicht hat.

„In Bezug auf die multifunktionalen Eigenschaften ist die neue Batterie doppelt so gut wie ihre Vorgängerin – und sogar die beste, die je auf der Welt hergestellt wurde“, sagt Leif Asp, der seit 2007 an strukturellen Batterien forscht. Die Universität arbeitet nun bereits an der Kommerzialisierung der Technologie und hat dafür das Unternehmen Sinonus mit Sitz in Borås ausgegründet. Die Forschenden räumen aber zugleich ein, dass noch viel Entwicklungsarbeit zu leisten ist, bevor die Batteriezellen den Schritt von der Laborfertigung in kleinem Maßstab zur Produktion in großem Maßstab für unsere technischen Geräte oder Fahrzeuge schaffen werden.

Strukturbatterien sind Materialien, die nicht nur Energie speichern, sondern auch Lasten tragen können. Auf diese Weise kann das Batteriematerial Teil des eigentlichen Konstruktionsmaterials eines Produkts werden, was bedeutet, dass z. B. bei Elektroautos, Drohnen, Handwerkzeugen, Laptops und Mobiltelefonen ein wesentlich geringeres Gewicht erreicht werden kann.

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