Synthetische Kohlenstoffe im Inneren einer Natrium-Ionen-Batterie.
Quelle: BAM
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beteiligt sich an einem europäischen Großprojekt zur Entwicklung neuer Messmethoden für nachhaltige Batteriematerialien. Ziel ist es, die Charakterisierung von Batterien grundlegend zu verbessern und so die Entwicklung umweltfreundlicher Energiespeicher zu beschleunigen
Die europäische Batterieindustrie steht vor großen Herausforderungen: Eine steigende Nachfrage nach elektrischen Energiespeichern trifft auf begrenzte Ressourcen und Umweltbelastungen durch Herstellung und Entsorgung. Neue Batterietechnologien wie Natrium-Ionen-Systeme oder kobaltarme Lithium-Ionen-Zellen gelten als vielversprechende Alternativen – sind aber bislang schwer zu charakterisieren, da sie auf komplexen und bislang weniger erforschten Materialsystemen beruhen.
Hybride Messmethoden für die Batterie der Zukunft
Das Projekt „Hybrid Metrology for Sustainable and Low-Carbon Footprint Battery Materials“ (HyMetBat) zielt auf eine innovative hybride Metrologie: Mehrere unabhängige Messverfahren – etwa Röntgenspektroskopie, Raman-Spektroskopie, Kalorimetrie und Impedanzspektroskopie – sollen kombiniert werden, um Batteriematerialien unter realistischen Betriebsbedingungen („in-situ“) zu analysieren.
Die BAM entwickelt insbesondere ein Verfahren, mit dem die strukturellen und elektrochemischen Eigenschaften dieser Materialien präzise miteinander in Beziehung gesetzt werden können und arbeitet dabei eng mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), der Universität La Sapienza in Rom sowie der Universität Kent und dem National Physics Laboratory in Großbritannien zusammen. „Besonders interessiert uns die Analyse spezieller Anodenmaterialien deren Speicherkapazität aus heute noch unbekannten Gründen stark variiert. Wir wollen die Leistungsgrenzen dieser Werkstoffe im sicheren Betrieb quantifizieren Die Erkenntnisse werden wir auch im kürzlich mit dem HZB und der Humboldt-Universität Berlin gegründeten Berlin Battery Lab (BBL) nutzen“, erklärt Tim-Patrick Fellinger, Leiter des BAM-Fachbereichs Elektrochemische Energiematerialien.
Wissenschaftlicher Fortschritt und industrielle Anwendung
Die im Projekt entwickelten Messmethoden sollen nicht nur die Forschung voranbringen, sondern in internationale Normen einfließen und direkt in die industrielle Praxis überführt werden. Dazu zählen Fallstudien mit Automobilherstellern, Batterieproduzenten und Recyclingunternehmen. Die BAM arbeitet dabei eng mit Partnern wie dem MEET Batterieforschungszentrum Münster zusammen.
HyMetBat ist ein Projekt im europäischen Forschungsprogramm „European Partnership on Metrology“ unter „Horizon Europe“ und wird von der EU mit rund 3,5 Millionen Euro gefördert. Es vereint rund 30 Partnerinstitutionen aus zwölf Ländern. Koordiniert wird es von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB).