Die Lithium-Ionen-Batterie dominiert seit fast 35 Jahren den Markt – und wird nach Ansicht von Martin Winter, Gründer und wissenschaftlicher Leiter des MEET Batterieforschungszentrums sowie Gründungsdirektor des Helmholtz-Instituts Münster (HI MS), auch in Zukunft eine zentrale Rolle spielen. „Die Lithium-Ionen-Batterie wird noch besser werden, weil wir weiter intensiv an ihr forschen, sowohl in den Grundlagen als auch in den Anwendungen“, so Winter. Verbesserungen bei Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und Sicherheit seien das Ergebnis langfristiger, zielgerichteter Forschung.
Gleichzeitig arbeiten Winter und sein Team an alternativen Zellchemien, allen voran der Lithium-Metall-Batterie, die mit flüssigen oder festen Elektrolyten entwickelt werden kann. „Insbesondere für die Elektromobilität sind diese Energiespeicher attraktiv, schließlich haben sie das Potenzial, eine größere Reichweite zu realisieren als die Lithium-Ionen-Batterie.“ Dennoch befinde man sich noch „in einer Lernkurve“, ein Erfolg sei nicht garantiert.
Eine weitere Technologie mit Marktpotenzial ist aus Winters Sicht die Natrium-Ionen-Batterie. Sie gilt als „Drop-In-Technologie“, die bestehende Produktionslinien für Lithium-Ionen-Zellen vergleichsweise einfach nutzen kann. MEET und HI MS sind hier Teil von Deutschlands größtem Konsortium für Natrium-Ionen-Batterien, gemeinsam mit 20 weiteren Partnern. Ziel sei „der Aufbau eines umfassenden industriellen Ökosystems für die Produktion von Natrium-Ionen-Batterien“.
Auch Nachhaltigkeit spielt in der Batterieforschung eine immer größere Rolle. Winter verweist auf Konzepte wie „Design for Recycling“, bei dem Module und Zellen so gestaltet werden, dass eine automatisierte Demontage möglich ist. Materialseitig werde an „grünen“ Bindersystemen gearbeitet, um auf teure oder toxische Lösungsmittel zu verzichten. Daneben erforscht MEET das direkte Recycling, bei dem Kathodenmaterialien reaktiviert und wiederverwendet werden. Das Helmholtz-Institut Münster untersucht zudem Recyclingwege für Feststoffbatterien.
Mit Blick auf den internationalen Wettbewerb betont Winter, es gehe nicht darum, Asien zu überholen, sondern um eigene Marktanteile: „Die globale Wettbewerbsfähigkeit und Unabhängigkeit von Hightech-Standorten werden maßgeblich von der Fähigkeit abhängig sein, Batterien selbst produzieren und weiterentwickeln zu können.“ Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt habe in den vergangenen 15 Jahren über eine Milliarde Euro in den Aufbau der deutschen Batterieforschung investiert. Nun gelte es, die Ergebnisse in die Industrie zu übertragen.
Trotz der schwierigen Wirtschaftslage sieht Winter eine dynamische Entwicklung in Deutschland: „Die deutsche Industrie baut die Produktion im Bereich Elektromobilität derzeit stark aus. Jetzt heißt es, diesen Weg konsequent weiterzuverfolgen, um nicht abgehängt zu werden.“ Für ihn ist klar: Europa müsse die großvolumige Batteriezellproduktion für alle Anwendungen sichern – auch als „Versicherung gegen geopolitische Abhängigkeiten“.
Die Beziehungen zu den USA seien trotz jüngster Budgetkürzungen im dortigen Forschungsbereich weiterhin wichtig. Winter verweist auf bestehende Kooperationen mit Einrichtungen wie der University of Chicago, dem Berkeley National Laboratory, dem Argonne National Laboratory und der Stanford University. Eine 2019 gestartete deutsch-amerikanische Batterieforschungspartnerschaft sei „seit vielen Jahren sehr erfolgreich“.
Quelle: Universität Münster – „Es ist wichtig, das Lithium-Ionen-Monopol zu brechen“
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