Feststoffbatterien als Hoffnungsträger für die Mobilität der Zukunft

Forschung an der Universität des Saarlandes bringt die nächste Batteriegeneration voran

Noch ist es eine Vision – aber eine mit enormem Potenzial: Feststoffbatterien könnten Elektroautos schon bald zu einer deutlich höheren Reichweite und geringeren Ladezeiten verhelfen. Mit einer möglichen Energiedichte von bis zu 1000 Wattstunden pro Kilogramm würden sie die derzeitigen Lithium-Ionen-Batterien, die bei etwa 200 Wh/kg liegen, weit hinter sich lassen. Auch beim Gewicht, der Sicherheit und den Herstellungskosten bieten Feststoffbatterien entscheidende Vorteile. Doch bis zur Serienreife ist es noch ein weiter Weg. Eine der größten Herausforderungen liegt in der Materialstruktur: Während Batterien mit flüssigem Elektrolyt strukturelle Veränderungen während des Lade- und Entladevorgangs gut ausgleichen können, benötigen Feststoffzellen eine nahezu perfekte, stabile Mikrostruktur. Andernfalls entstehen beim Laden mikroskopisch kleine Lücken, die die Leistungsfähigkeit langfristig mindern.

An genau diesem Punkt setzt die Forschungsgruppe von Dr. Guido Falk an der Universität des Saarlandes an. Mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung arbeitet das Team an der gezielten Optimierung von Hochleistungsmaterialien für Batterien. Besonders bei der Entwicklung von Kathodenmaterialien konnten bereits vielversprechende Fortschritte erzielt werden. „Wir müssen die Mikrostruktur sämtlicher Komponenten – von der Anode über den Separator bis zur Kathode – exakt aufeinander abstimmen, um die volle Leistungsfähigkeit der Feststoffbatterie auszuschöpfen“, erklärt Dr. Guido Falk. Als Übergangslösung könnte ein hybrider Zellaufbau dienen, bei dem nur an bestimmten Schnittstellen flüssige Elektrolyte eingesetzt werden.

Parallel wird auch an Alternativen zu Lithium gearbeitet. So rücken Natrium-basierte Flüssigelektrolyte zunehmend in den Fokus, vor allem mit Blick auf Ressourcenverfügbarkeit und geringere Kosten.

Die Innovationskraft aus dem Saarland wird demnächst auch auf der Batterietagung „TraWeBa“ in Neunkirchen sichtbar. Organisiert von saaris in Kooperation mit dem CFK Zentrum, bietet die Veranstaltung am 10. April einen umfassenden Einblick in aktuelle Forschung und Praxis.

Wenn Sie Interesse am Thema Batterie haben, kontaktieren Sie gerne die verantwortlichen saaris-Mitarbeitenden.