Helmholtz Perspektiven 0216

29 Lithium-Ionen-Akkus am leistungsstärksten. Neue Modelle speichern dreimal so viel Energie pro Gewicht wie die ersten kommerziellen Versionen zu Beginn der 1990er Jahre. Doch auch andere Speichermaterialien werden getestet, unter ande- rem Calcium und Magnesium. Eine enge Vernetzung von Forschungsprojek- ten, die inhaltlich nahe beieinander liegen, gehört zu den großen Vorteilen der Helmholtz-Zentren. So steht auch am Forschungszentrum Jülich Bat- terieforschung im Fokus: Dort entwickeln Wissen- schaftler keramische Elektrolyte. Ein Elektrolyt übernimmt in Batterien und Akkus den internen Ionen-Transport zwischen der Anode und der Kathode und generiert zum Ladungsausgleich Ionen. „Gängige Batterien mit flüssigen Elektro- lyten können auslaufen, überhitzen, abbrennen und dabei Gift freisetzen. Diese Probleme werden durch einen Feststoff entschärft“, erläutert Olivier Guillon, Direktor des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung. Vor allem aber ermöglicht die Keramik eine hohe Leistungsdichte: Der Akku kann elektrische Energie besonders schnell zur Verfügung stellen, wie es beispielsweise zur Be- schleunigung eines Elektroautos erforderlich ist. Darüber hinaus arbeiten die Forscher in Jülich an atmenden Batterien. Solche Metall-Luft- Akkus haben einen erheblichen Gewichtsvorteil, weil sie nicht auf Lithium beruhen, das zudem ein knapper Rohstoff ist. „Wir untersuchen Hoch- temperatur-Eisen-Luft-Batterien, die mit Festoxid- brennstoffzellen gekoppelt sind. So kann Sauer- stoff zu- und abgeführt werden“, sagt Guillon. „Metall-Luft-Akkus versprechen theoretisch eine sehr hohe Energiedichte, aber man muss das ganze System betrachten.“ Bislang befindet sich das Projekt, in dem verschiedene Bereiche des Forschungszentrums zusammenarbeiten, noch in der Grundlagenforschung. In der Praxis sind bei Batterien mehrere tausend Zyklen ohne Leistungs- verlust gefordert. Das funktioniert noch nicht. Eine Neuentwicklung, die auf die beiden Ulmer Forscher Stefano Passerini und Daniel Buchholz zurückgeht, hat schon tausend Ladezyk- len absolviert. Das Projekt ihrer Forschungsgrup- pe zur Elektrochemie der Batterien am Helmholtz- Institut Ulm nahm während eines Spaziergangs Helmholtz Perspektiven März – April 2016 Energiespeicher auf Kalkbasis In diesem Reaktor dient Branntkalk (Calciumoxid) der Energiespeicherung in Form von Wärme. Bild: DLR (CC-BY 3.0) Energie aus Sonnenlicht Der Solarspeicherpark des Karlsruher Instituts für Technologie ist der größte seiner Art in Deutschland. Bild: Markus Breig/KIT FORSCHUNG

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