Das Konzept der Siliziumbatterie steht bereits. Doch die mechanischen Probleme müssen noch gelöst werden. Diesem wollen sich jetzt Forscher der Universität Kiel zusammen mit dem Maschinenhersteller Rena Technologies annehmen.
Die Forscher des Instituts für Materialforschung der Universität Kiel wollen zusammen mit dem Equipmenthersteller für die Photovoltaik- und Batterieindustrie Rena Technologies die Siliziumbatterie zur Marktreife bringen. „Die ganze regenerative Energie wartet auf die bessere Batterie“, sagt Jürgen Carstensen vom Institut für Materialwissenschaft der Universität Kiel. Besser kann die Siliziumbatterie deshalb sein, weil sie zum einen aus preiswerteren Materialien besteht und vor allem, weil sie mehr Energie speichern kann.
Der Ausdehnung Herr werden
Das Konzept der Siliziumbatterie liegt schon auf dem Tisch. Der Ansatz ist, die Graphitanoden der herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien durch das Silizium zu ersetzen. Das Material gilt als vielversprechend, kann es doch immerhin bis zu zehn mal mehr Energie speichern als die Graphitanoden. „Theoretisch ist Silizium das beste Material für Anoden in Batterien, allerdings bringt es zahlreiche Probleme mit sich“, weiß Sandra Hansen, Leiterin des Projekts von der Universität Kiel. Denn bisher ist das Halbleitermaterial mechanisch noch nicht stabil genug, um in Stromspeichern eingesetzt zu werden. Dadurch sinkt die Lebensdauer der Siliziumanoden. Das liegt vor allem daran, dass sich beim Landen die Anoden extrem stark ausdehnen – immerhin auf das 400fache ihrer Ausgangsgröße. Dadurch besteht die Gefahr, dass die Anode bricht.
Anoden ganz aus Silizium
Diesem Problem wollen die Kieler Wissenschaftler jetzt Herr werden. Gelingt ihnen das, könnte der Siliziumanteil am Anodenmaterial steigen. Bisher beträgt er aufgrund der Ausdehnung gerade mal fünf Prozent. Am Ende steht das Ziel, Anoden komplett aus Silizium herzustellen. Zudem hat Sandra Hansen eine Methode aus der Solarbranche weiterentwickelt, um die Qualität und Funktionsfähigkeit der Siliziumschichten in der Batterie zu verbessern. Das Gegenstück, die Kathode, wollen die Forscher aus Schwefel herstellen. „Eine Schwefelkathode bietet die maximal mögliche Speicherkapazität“, begründet Materialwissenschaftlerin Sandra Hansen den Ansatz. „Wir kombinieren in diesem Projekt also zwei Materialien, die eine wirklich hohe Leistungsfähigkeit der Batterie versprechen.“ (su)
