15.04.2019, 11:06 Uhr

Thüringer Forschungspreis für keramische Batterie mit unkritischen Rohstoffen

Jena - Am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS ist eine preiswerte und umweltfreundliche keramische Batterie entwickelt worden. Das Forscherteam wurde jetzt mit dem Thüringer Forschungspreis ausgezeichnet.

Den Fraunhofer Forschern ist es gelungen, eine keramische Batterie zu entwickeln, die vollständig aus unkritischen, einheimischen Rohstoffen wie Kochsalz, Aluminiumoxid und Nickel hergestellt wird. Dafür gab es den mit 12.500 Euro dotierten Thüringer Forschungspreis in der Kategorie "Angewandte Forschung".

Natrium-Nickel-Chlorid-Batterie aus unkritischen Rohstoffen

Den Fraunhofer-Forschern Prof. Michael Stelter, Dr. Roland Weidl, Dr. Matthias Schulz, Heidi Dohndorf, Lutz Kiesel sowie Martin Hofacker und Benjamin Schüssler ist es gelungen, eine keramische Batterie zu entwickeln, die vollständig aus unkritischen, einheimischen Rohstoffen wie Kochsalz, Aluminiumoxid und Nickel hergestellt wird. Das macht sie kostengünstig und wartungsarm. Zudem hat die sogenannte Natrium-Nickel-Chlorid- (Na/NiCl2) Batterie einen hohen systemischen Wirkungsgrad, ist langlebig und so sicher, dass sie ohne Bedenken in Wohngebäuden aufgestellt werden kann.

Komplexe Entwicklungsarbeit: vom Pulver zum fertigen Modul

Im Gegensatz zur bekannten Lithium-Ionen-Batterie mit flüssigem Kern, ist das Herzstück der keramischen Batterie ein einseitig verschlossenes Rohr aus einer natriumionenleitfähigen Keramik – der Festkörperelektrolyt. Für den Herstellungsprozess dieser Komponente haben die Forscher am Fraunhofer IKTS geeignete Pulver und eine Formgebungstechnologie entwickelt sowie den Brennprozess – das sogenannte Sintern – angepasst. Um den Elektrolyt in eine Zelle zu integrieren, realisierten die Forscher zudem eine komplexe, keramische Dichtung. Diese ist korrosionsstabil bei bis zu 350 °C und ermöglicht eine dauerhafte Verbindung zwischen metallischer Zellwand und dem Keramikkern. Beim Modulaufbau – und damit dem letzten Entwicklungsschritt zur Batterie – gelang es den Forschern, mehrere Zellen verlustarm untereinander zu kontaktieren und in ein isolierendes Gehäuse mit thermischer und elektrischer Steuerung zu integrieren.

Forschungs-Transfer geglückt - Keramische Batterie kurz vor Markteinführung

Durch die bahnbrechende Entwicklungsarbeit und die Optimierung des Zelldesigns konnten die IKTS-Wissenschaftler die Speicherkapazität der Batterie auf 100 Amperestunden steigern. Das ist fast dreimal so viel wie die bisher marktüblichen Batterien dieser Art. Damit steht ausreichend Speicher zur Verfügung, um beispielsweise die überschüssige Energie zuverlässig aufzunehmen, die die Solaranlage eines Einfamilienhauses an einem sonnigen Tag produziert. Stationäre Speicher sind ein vielversprechender Wachstumsmarkt. Das enorme Marktpotenzial der keramischen IKTS-Batterie wurde bereits erkannt: der oberfränkische High-Tech-Konzern Alumina Systems GmbH hat die Technologie gekauft. In den nächsten Jahren soll mit dem Know-how der Hermsdorfer Forscher eine Pilotfertigungslinie entstehen und die keramische Batterie in den Markt eingeführt werden.

Quelle: IWR Online

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