Hoffnungsträger Feststoffbatterie – kurz vor dem Sprung in die industrielle Fertigung?

Vergrößerte Reichweite, kürzere Ladezeiten, noch mehr Sicherheit: Die Feststoffbatterie gilt als vielversprechende Technologie für Batteriesysteme der nächsten Generation – insbesondere für die Elektromobilität. Wie ist der aktuelle Stand der Forschung? Und wann erobert die Feststoffbatterie den Markt? Diesen und weiteren Fragen gingen PD Dr. Gunther Brunklaus, Helmholtz-Institut Münster des Forschungszentrums Jülich, und Dr. Andreas Roters, SCHOTT AG, in der  MEET Akademie Online am 11. Mai 2022 nach.

Feststoffbatterien stellen Produktion vor Herausforderungen

In seinem Vortrag "Optionen und Zukunft Polymer-basierter Elektrolyte für Anwendungen" beleuchtete PD Dr. Gunther Brunklaus, Gruppenleiter im Helmholtz-Institut Münster, Forschungszentrum Jülich, verschiedene Polymermaterialien, wie zum Beispiel Polyethylenoxid (PEO)-basierte und hybride Polymere. Es gebe derzeit nicht das eine Zelldesign für Feststoffbatterien, betonte der Wissenschaftler. Je nach Anwendung können nicht nur verschiedene Polymer-basierte Elektrolyte oder Funktionsschichten zum Einsatz kommen, sondern auch unterschiedliche Anoden- und Kathodenmaterialien. Während auf Seiten der Anode Lithium-Metall als gesetzt gilt, können auf Kathodenseite Materialien wie Lithiumeisenphosphat oder nickelreiche Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxide genutzt werden, je nach Bedarf der Fahrzeuge. Insbesondere bei der Skalierung der Polymermaterialien sieht Dr. Brunklaus noch großen Handlungsbedarf, damit die Feststoffbatterie den Markt erobern kann.   

"Aspekte der Industrialisierung von Festkörperbatterien" standen im Mittelpunkt des Vortrags von Dr. Andreas Roters, Senior Project Manager der SCHOTT AG. "Wir stecken noch mitten in der Forschung. Die erste Industrialisierung wird innerhalb der nächsten fünf Jahre erwartet", sagte Dr. Roters gleich zu Beginn seines Vortrags. "Ein Trend geht in Richtung hybride Konzepte für Elektrolyt und Zellkonzepte." Dadurch steigen die Möglichkeiten, aber auch die Komplexität für die Anforderungen an Materialien. Ob die Feststoffbatterie in der Nische bleibt oder zur etablierten Technologie in der Elektromobilität werde, werde die weitere Entwicklung zeigen. Beide Referenten betonten, dass die Nachhaltigkeit bei der Industrialisierung neuer Batterietechnologien von Beginn an mitgedacht werden müsse.

Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB ermöglicht Produktionsforschung

Eine wichtige Rolle bei der Skalierung – auch von Feststoffbatterien – nimmt die in Münster im Aufbau befindliche Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB ein.  Innovationslabore, in denen der Technologie-Reifegrad der Stufen vier, fünf und sechs erreicht werden kann, sowie sowie einer Infrastruktur, mit der Innovationen auf den Technologie-Reifegrad sieben und acht gehoben werden können, soll die Fraunhofer FFB künftig die Lücke zwischen Forschung und Industrie schließen.

Nächste MEET Akademie im November 2022

Im November 2022 findet die 19. MEET Akademie statt. Das Thema wird noch bekannt gegeben. Ausgerichtet wird die kostenfreie Veranstaltung vom MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.