Wissenschaftler der Bergakademie Freiberg haben zusammen mit verschiedenen Forschungs- und Industriepartner mit der Entwicklung einer Aluminium-Ionen-Batterie begonnen. Das Metall soll das Lithium in den bisherigen Akkus ersetzen und hat dabei gleich mehrere Vorteile.
Wissenschaftler der TU Bergakademie im sächsischen Freiberg haben sich mit Industriepartnern daran gemacht, eine Aluminium-Ionen-Batterie zu entwickeln. „Aktuell dominiert die Lithium-Ionen-Technologie als leistungsfähigstes System den Markt der mobilen Energiespeicher“, erklärt Dirk C. Meyer, Direktor des Instituts für Experimentelle Physik und des Zentrums für effiziente Hochtemperaturstoffwandlung (ZeHS) an der Bergakademie. „Die Reserven des Rohstoffs sind jedoch beschränkt und ihr Einsatz immer teuerer. Das erfordert alternative Speichertechnologien und Materialsysteme mit gut verfügbaren Rohstoffen und höchsten Energiedichten“, begründet Meyer, der die Koordination des Verbundprojektes übernommen hat, die Notwendigkeit.
Das häufigste Metall der Erde
Der Ansatz des Projekts R2R Battery ist, ein neues Materialsystem zu finden, durch das Lithium ersetzt werden kann. Ziel ist es dabei, die Energiedichte der bisher dominierenden Lithiumtechnologie mindestens beizubehalten, wenn nicht sogar zu verbessern. Grundlage wird Aluminium sein. So viel steht schon einmal fest. Denn immerhin ist es das häufigste Metall, das in der Erdkruste vorkommt und liegt, gemessen am Massenanteil, an dritter Stelle nach Sauerstoff und dem Halbmetall Silizium. Allerdings kommt es ausschließlich in gebundener Form vor und muss aufwändig aus den Verbindungen isoliert werden.
Die Wahl fiel auf Aluminium
Doch die Freiberger Forscher haben die Vorarbeiten schon gemacht und das Aluminium als Material der Wahl anhand eines Algorithmus‘ zur Materialbewertung für elektrochemische Energiespeicher gefunden. Mit diesem Algorithmus konnten sie neben den Eigenschaften verschiedener Materialien auch die ökonomischen und ökologischen Aspekte bewerten. Am Ende stellte sich Aluminium nicht nur als geeignetes Material heraus, sondern auch als die wirtschaftlich relevante Alternative zur Lithiumtechnologie. Es sei kostengünstiger als die bisherigen kommerziellen Lithiumsyteme, betont Tilmann Leisegang, Verbundmanager des Vorhabens und Leiter des Kompetenzzeitrums Energiematerialien an der Bergakademie Freiberg. Zudem hat Aluminium noch zwei weitere Vorteile: „Es entzündet es sich nicht wie Lithium an der Luft, wodurch wir eine höhere Sicherheit erreichen und es besser verarbeiten können“, erklärt Leisegang. Zusätzlich kann man mit einer Aluminium-Ionen-Batterie mehr Energie speichern und bekommt so eine höhere Energiedichte hin, was nicht nur für Speicher in mobilen Anwendungen ein Vorteil ist, sondern auch für stationäre Anwendungen.
Neben der Bergakademie Freiberg ist auch das Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik im sächsischen Meinsberg, das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik in Dresden, das Forschungsinstitut für Leder- und Kunststoffbahnen Freiberg und die Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien in Radeberg am Verbundprojekt beteiligt. Als Industriepartner entwickeln die Beschichtungsspezialisten Vowalon mit Sitz im vogtländischen Treuen und Von Ardenne aus Dresden, der Freiberger Kondensator- und Bauelementehersteller Froly, und der Softwareentwickler Cinector aus dem sächsischen Mittweida an der Aluminium-Ionen-Batterie mit. (su)
