Materialdesign, Charakterisierung und Synthese auf höchstem Niveau
Eine Schlüsselrolle bei der Weiter- und Neuentwicklung von nachhaltigen Batterien der Zukunft spielen die eingesetzten Materialien. Sie bestimmen wesentliche Eigenschaften wie Energiedichte, Leistung, Lebensdauer, Sicherheit, Kosten oder Nachhaltigkeit der Akkumulatoren. Unsere Wissenschaftler*innen in diesem Forschungsbereich entwickeln neue und optimieren bestehende Batteriematerialien. Das Ziel besteht darin, die Energiespeicher exakt angepasst für ihren Nutzungszweck zu verbessern oder neue Einsatzbereiche zu ermöglichen. Des Weiteren entschlüsselt das Team komplexe Mechanismen der Materialien in den Batteriezellen – eine Voraussetzung, um ein besseres Verständnis für die ablaufenden Prozesse und Reaktionen zu entwickeln. Dabei verfügt es über umfangreiche Erfahrung insbesondere in der Entwicklung und Synthese elektrochemischer Energiespeichermaterialien und konnte bereits zahlreiche Patente, wie zum Beispiel zu Elektrolytadditiven zugeteilt bekommen.
Innovative Materialien für günstige und nachhaltige Batterien der Zukunft
Aktuell dominieren Lithium-Ionen-Batterien den Markt. Leicht, kompakt und mit einer bis dahin nie gekannten Energie- und Leistungsdichte ist die Technologie gegenwärtig erfolgreich im Einsatz und spielt auch zukünftig eine entscheidende Rolle in der Energiespeicherung. Ein Batteriesystem, das die Lithium-Ionen-Batterie zeitnah und flächendeckend ablösen könnte, ist noch nicht in Sicht. Umso bedeutender und gleichzeitig herausfordernder ist es, die bestehende Technologie und ihre Materialien weiterzuentwickeln und zu optimieren.
Damit dies gelingen kann, fokussiert sich unser Team des Bereichs Materialien auf die Forschung an aktiven Speichermaterialien für die positiven und negativen Elektroden in Lithium-Ionen-Batterien. Diese Aktivmaterialien haben den größten Einfluss auf die Eigenschaften der Batteriezelle und bieten somit einen entscheidenden Ansatzpunkt für die Wissenschaftler*innen. Des Weiteren spielt die Arbeit an Inaktivmaterialien in Batterieelektroden, wie Bindern, Stromableitern oder Leitrußen, eine wichtige Rolle. Ein weiterer Baustein ist die Forschung an Materialien für alternative Energiespeicher abseits der Lithium-Ionen-Technologie. Zu den weltweit führenden Gruppen zählt das MEET Team dabei mit seiner Arbeit an Dual-Ionen-Batterien, wo die Forschenden zwei Basispatente halten.
Die Erwartungen für die Zukunft insbesondere an die Elektromobilität und an stationäre Speicherlösungen sind hoch: Lithium-Ionen-Batterien sollen immer leistungsfähiger, kostengünstiger und nachhaltiger werden.
