Der nächste Schritt zur Feststoffbatterie

Festkörperbatterien sollen herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien künftig in fast allen Leistungsparametern übertreffen. Grundlagen dafür hat das Batterie-Kompetenzcluster „FestBatt“ unter Beteiligung von Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bereits erarbeitet. Jetzt werden in einer zweiten Förderphase komplette Batteriesysteme und Methoden für die Produktion entwickelt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung steuert rund 23 Millionen Euro bei.

Eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie könnte der Elektromobilität schon in wenigen Jahren den entscheidenden Anstoß geben. Davon ist Professor Helmut Ehrenberg, Koordinator der Plattform Charakterisierung im Kompetenzcluster Fest-Batt vom Institut für Angewandte Materialien des KIT überzeugt: „Festkörperbatterien kommen ohne flüssige und brennbare Elektrolyten aus, ihre Chemie ermöglicht höhere Energiedichten sowie kürzere Ladezeiten. Zudem kann auf giftige und seltene Materialien wie Kobalt verzichtet werden.“
 
Das 2018 gestartete Kompetenzcluster Fest-Batt entwickelt im Auftrag der Bundesregierung diese Schlüsseltechnologie und startet nun in die zweite Förderphase, teilt das KIT mit. Wie es heißt, finden die Arbeiten in einem starken internationalen Wettbewerb statt und um Zukunftsmärkte auch für Europa möglichst rasch zu öffnen, hat die Bundesregierung mit Fest-Batt die Kompetenzen von 17 wissenschaftlichen Einrichtungen gebündelt. Darunter befinden sich Universitäten, Helmholtz-Institute sowie Institute der Fraunhofer-Gesellschaft und der Max-Planck-Gesellschaft. Koordiniert werden die Arbeiten durch die Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU).

Erste Schritte auf dem Weg zur Massenproduktion

Im Mittelpunkt der neuen Förderphase von Fest-Batt wird die Entwicklung von Zellkomponenten und ganzen Festkörperbatteriezellen auf der Basis vielversprechender Elektrolyte stehen. Außerdem sollen Material- und Prozesstechnologien für die Produktion entwickelt werden.

Bis zu einer Massenproduktion von Festkörperbatterien gilt es allerdings noch, eine Reihe von wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen zu lösen. Geplant sind unter anderem Charakterisierungen von Kontakt- und Grenzflächen mit Röntgen-, Synchrotron und Neutronenstrahlung sowie verschiedener Mikroskopietechniken an komplexen Mehrphasensystemen.