Innovative Materialien für die deutsche Forschungsfabrik Batterie kommen aus Dresden

Autor: Matthias Augustin

Veröffentlicht am: 14.11.2019

Die deutsche Batterieentwicklung hat ein weiteres Zuhause in Dresden gefunden. Für das vom BMBF geförderte deutschlandweite Konzept „Forschungsfabrik Batterie“ arbeiten seit diesem Monat verschiedene Institute des Dresdner „ExcellBattMat“-Zentrums am Projekt „KaSiLi“ (Strukturmechanische Kathodenadaption für Silizium- und Lithiumwerkstoffe).

„Forschungsfabrik Batterie“ gehört zu einer Reihe von Konzepten mit dem langfristigen Ziel einer Batterie-Großproduktion in Deutschland, um die Abhängigkeit der deutschen Industrie von asiatischen und US-amerikanischen Batterie-Zellherstellern zu verringern.

In enger Zusammenarbeit entwickelt die Kooperation der Fraunhofer-Institute für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) und für Keramische Technologen und Systeme (IKTS) sowie des Nanoelektronik-Labors (NaMLab) der TU Dresden und des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) neue Konzepte für verschiedene Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien (LIB).

In heutigen LIBs wird Graphit als Anodenmaterial verwendet, was die derzeitige Energiedichte auf 670 Wattstunden pro Liter begrenzt. Hierdurch müssen die Batterien – sowohl von Elektroautos als auch von beispielsweise Smartphones – häufig wiederaufgeladen werden. Die Forscher des Fraunhofer IWS und des NaMLab wollen nun den Ersatz von Graphit durch dünne Lithium- beziehungsweise Silizium-Schichten untersuchen, was theoretisch zu einer um 50% höheren Energiedichte führen könnte. Da sich die Metallschichten bei Auf- und Entladung der Batterie jedoch ausdehnen und wieder zusammenziehen, führt dies zu einer mechanischen Belastung der gesamten Batteriezelle. Deshalb wiederum wollen die Wissenschaftler des Fraunhofer IKTS die Kathode auf mikroskopischer Ebene so anpassen, dass sie das Ausdehnen und Schrumpfen der Anode „abfedern“ kann.

Durch Kooperation mit den anderen „ExcellBattMat“-Zentren in Münster, Ulm und München, soll das KaSiLi-Projekt bis 2022 funktionsfähige Prototypen hervorbringen, wonach deren Design in die „Forschungsfertigung Batteriezelle“ in Münster einfließen soll.

Quellen:

https://www.iws.fraunhofer.de/de/presseundmedien/presseinformationen/2019/presseinformation_2019-14.html

https://www.electrive.net/2019/11/12/dresden-forschung-an-neuartigen-batterie-elektroden/