Festkörperbatterien gelten als der nächste große Technologiesprung in der Batterieentwicklung. Sie sollen leistungsstärker, langlebiger und sicherer sein als die aktuelle Lithium-Ionen-Technologie. Der Batterieexperte Prof. Dr. Olivier Guillon, Direktor des Instituts für Energie- und Klimaforschung am Forschungszentrum Jülich, erzählte in einem Interview mit Battery-News von seinen Forschungsaktivitäten zum Thema Festkörperbatterien und was seine Meinung zum Thema Wasserstoff ist, ebenfalls ein Teil seiner Arbeit.
„Die Herausforderung bei der Festkörperbatterie-Technologie besteht darin, die verschiedene Probleme parallel und in relativ kurzer Zeit zu lösen“, sagt Guillon. Bis zu einer Etablierung im Massenmarkt werde es mindestens zehn Jahre dauern, „wenn alles gut geht“, so der Forscher. Es gebe zwar bereits verschiedene Arten von Festkörperbatterien auf dem Markt, „allerdings in eher kleineren Serien“.
Einer der Schwerpunkte von Guillons Arbeit liegt auf Natrium-Ionen-Festkörperbatterien. Diese hätten „Ähnlichkeiten aber auch Unterschiede“ zu Lithium-basierten Batterien. Er und sein Team haben „ein ausgezeichnetes Material entwickelt, welches frei von kritischen Elementen, leicht prozessierbar und sehr stabil ist“, so der Forscher. Dabei könne auch auf den Konfliktrohstoff Kobalt verzichtet werden, „allerdings mit etwa niedrigeren Energiedichten“ als bei Lithium-basierten Batterien.
Auch an der Wasserstoff-Brennstoff-Technologie arbeitet Guillon, unter anderem an Feststoffoxid Brennstoff- und Elektrolysezellen, woran in Jülich bereits seit 25 Jahren geforscht werde. „Wir konnten die wesentliche Alterungsprozesse identifizieren und beseitigen, so dass Langzeitversuche mit sehr geringen Degradationsraten durchgeführt werden können“, erklärte der Forscher.
„Mehrere, komplementäre Lösungen sind wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll“
Trotz der jeweiligen Vorteile von Batterien und Wasserstoff sei „allen klar, dass nicht nur eine einzige Technologie den Gesamtbedarf abdecken kann“. Neben elektrochemischen Speichern seien auch Technologien „für die Produktion und Umwandlung von chemischen Energieträgern wie Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen erforderlich“. Wasserstoff sei jedoch „sehr wichtig für eine tiefergreifende Dekarbonisierung der Industrie.“ Für die Zukunft geht der Forscher von sinkenden Preisen für Elektrolyse- und Brennstoffzellen, Stacks und Systemen aus, „denn es gibt wie bei der Batteriezellfertigung einen starken Skaleneffekt“.
Je nach Einsatzzweck und Art des Fahrzeugs seien „mehrere, komplementäre Lösungen wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll. Für PKWs und größere Vehikel mit geringer Reichweite sind Batterien besser geeignet; für Züge, Fernbusse und LKWs haben Brennstoffzellensysteme Vorteile; für Langstreckenflugzeuge sind definitiv Gasturbinen mit nachhaltigen Flüssigtreibstoffen die Wahl“, sagt Guillon. Am wichtigsten sei, „dass der Anteil an fossilen Energieträgern und die daraus resultierende Treibhausgasemissionen drastisch abnehmen.“
Quelle: Battery-News — „Die Herausforderung bei der Festkörperbatterie-Technologie besteht darin, die verschiedene Probleme parallel und in relativ kurzer Zeit zu lösen“
