{"id":373106,"date":"2022-06-15T09:00:00","date_gmt":"2022-06-15T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=373106"},"modified":"2022-06-15T09:00:00","modified_gmt":"2022-06-15T07:00:00","slug":"ait-investiert-in-die-solid-state-batterie-forschung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/ait-investiert-in-die-solid-state-batterie-forschung\/","title":{"rendered":"AIT investiert in die Solid State Batterie Forschung"},"content":{"rendered":"\n

Der Verkehrssektor z\u00e4hlt mit einem Anteil von 30 Prozent zu den gr\u00f6\u00dften CO2<\/sub>– Emittenten. Schuld sind herk\u00f6mmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren. Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge verursachen hingegen kaum lokale Emissionen und k\u00f6nnten wesentlich zur Erreichung der Klimaziele beitragen. W\u00e4re da nicht die Herstellung der Batterien, bei der,\u00a0laut einer schwedischen Studie<\/a>, 61 bis 106\u00a0Kilogramm CO2<\/sub> je Kilowattstunde generiert werden.<\/p>\n\n\n\n

State-of-the-Art sind Lithium-Ionen-Batterien, bei denen <\/em>Leichtigkeit mit einer hohen Dichte einhergeht. Dadurch kann das Metall pro Kilogramm Batteriegewicht viel Energie speichern \u2013 und mehr als andere Batteriematerialien. Da die Energiedichte gleichbedeutend mit Reichweite ist, erreichen Lithium Ionen Batterien<\/em> im Vergleich zu anderen Akkus gr\u00f6\u00dfere Reichweiten \u2013 und das bei akzeptablem Ressourcenaufwand.<\/p>\n\n\n\n

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Dr. Marcus Jahn im AIT Batteriematerial-Labor (c) AIT Austrian Institute of Technology<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Problematisch an Lithium Ionen Akkus<\/em> sind die fl\u00fcssigen Elektrolyte, die als Leitmedium zwischen dem Plus- und Minuspol beziehungsweise Anode und Kathode dienen. Bei mechanischer Einwirkung \u2013 wie Unf\u00e4llen \u2013 kann diese Elektrolyt-Fl\u00fcssigkeit austreten und durch Verdampfung in leicht entz\u00fcndliche Gase \u00fcbergehen. <\/p>\n\n\n\n

Die\u00a0Festk\u00f6rper- oder\u00a0Solid State Batterie<\/em>\u00a0k\u00f6nnte hingegen ganz ohne fl\u00fcssige Elektrolyte auskommen. Daher ist sie sicherer, erkl\u00e4rt Dr. Marcus Jahn<\/a>, der das neugegr\u00fcndete Kompetenzzentrum f\u00fcr Batterietechnologien<\/a> am AIT\u00a0Austrian Institute of Technology<\/em><\/a>\u00a0in Wien leitet.\u00a0<\/p>\n\n\n

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Wie Forscher die strukturelle Batterie in Bauteile von Flugzeugen integrieren wollen<\/div>
Die Luftfahrt ist der am st\u00e4rksten wachsende Verkehrssektor und Experten gehen davon aus, dass sich dieser Trend auch nach der Pandemie fortsetzen wird. Laut der … Continued<\/a><\/div><\/div><\/div>\n\n\n

Solid State Batterie<\/h2>\n\n\n\n

Allerdings befindet sich die Herstellungsprozesse von\u00a0Solid State Batterien<\/em>\u00a0momentan noch im Entwicklungsstadium und es gibt in Europa erst vereinzelt Forschergruppen, die daran arbeiten. Mit dem neugegr\u00fcndeten\u00a0Kompetenzzentrum f\u00fcr Batterietechnologien<\/em>\u00a0bringt sich das AIT in die noch junge Forschung ein. Dabei werden bestehende Forschungsaktivit\u00e4ten geb\u00fcndelt und mit neuen strategischen Themenfeldern kombiniert. Ziel ist es, eine Art Zukunftslabor zu schaffen, das die Batterietechnologien in \u00d6sterreich und Europa voranbringt.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Die Solid State Batterie<\/em> bildet aber nur einen Fokus im 30-k\u00f6pfigen Forscherteam um Jahn. Noch sei unklar, welche Batterietypen f\u00fcr Elektrofahrzeuge sich in Zukunft durchsetzen werden, weshalb die Grenzen des Forschungsfelds relativ weit gezogen sind \u2013 und auch die Suche nach neuen Materialien und Herstellungsverfahren umfassen. <\/p>\n\n\n\n

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Aus dem AIT Batteriematerial-Labor (c) AIT Austrian Institute of Technology<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Kosten, Energiedichte, Sicherheit und Nachhaltigkeit sind Parameter, die bei allen Batterietypen und Anwendungen wichtig sind, erkl\u00e4rt Jahn. Wobei bei Energiedichte noch in Gewicht und Volumen zu unterscheiden sei. Aber grunds\u00e4tzlich haben verschiedene Anwendungsbereiche unterschiedliche Anforderungen. Zum Beispiel seien bei Flugzeugen Gewicht und Sicherheit entscheidend, bei Personenkraftwagen hingegen die Kosten.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Was kommt nach Lithium?<\/h2>\n\n\n\n

In der Entwicklung und Charakterisierung von Materialien f\u00fcr Batterien<\/em> werden die AIT-Forscher nach Alternativen f\u00fcr kritische Rohstoffe suchen. Allen voran Lithium, das grunds\u00e4tzlich sehr reaktionsf\u00e4hig und leicht brennbar ist. Dar\u00fcber hinaus sind Lithium-Ionen-Batterien<\/em> auch mit einem rapiden Alterungsprozess verbunden. Die momentane Zelltechnik ist erst in der Lage sieben bis acht Jahre f\u00fcr ein Batteriepack zu garantieren. Wobei Jahresangaben eigentlich obsolet sind, weil man wisse, dass das Tempo von Alterungsprozessen von der Art der Nutzung – und vor allem von Art und Menge der Lade- und Entladeprozesse abh\u00e4ngt. Denn Letztere verursachen Gasbildung – und chemische Reaktionen seien nie verlustfrei und verursachen Alterung, erkl\u00e4rt Jahn.<\/p>\n\n\n\n

Als m\u00f6gliche Alternativen der Zukunft gelten unter anderem Magnesium-Ionen-Batterien<\/em> oder Natrium-Ionen-Batterien<\/em>. Dass diese Prinzipien funktionieren und preislich attraktiv sein k\u00f6nnen, wisse man bereits. Es gebe aber noch viel Entwicklungspotenzial. <\/p>\n\n\n\n

\u00c4hnliches gilt auch f\u00fcr Kobalt, den Hauptbestandteil der Elektroden, der durch alternative Materialien ersetzt werden soll.<\/p>\n\n\n\n

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Pilotlinie aus der AIT Batterieforschung (c) AIT <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Nachhaltige Herstellung<\/h2>\n\n\n\n

Im Forschungsfeld nachhaltige und intelligente Herstellung von Batterien<\/em> besch\u00e4ftigen sich die Forscher vom AIT vor allem mit Methoden der industriellen Fertigung von Batterien f\u00fcr Elektrofahrzeuge. In den vergangenen Jahren wurde dazu eine hochwertige Forschungsinfrastruktur aufgebaut, inklusive industrienaher Prototypenfertigung, in der alle Prozesse intensiv untersucht und weiterentwickelt werden k\u00f6nnen. Ein zentraler Schwerpunkt ist die nachhaltige Produktion, in der man beispielsweise umweltsch\u00e4dliche L\u00f6semittel durch unbedenkliche Substanzen ersetzen will. <\/p>\n\n\n\n

Eine Batterie besteht im wesentlichen aus Elektroden, Kathoden und Anoden. Momentan werden Elektroden in Pastenform auf Kathoden und Anoden aufgebracht. Diese Pasten enthalten traditionell kritische L\u00f6sungsmittel \u2013 auch wenn man D\u00e4mpfe beseitigt habe. Die ideale Batterie der Zukunft soll jedoch aus trockenen Elektroden bestehen und dadurch l\u00f6semittelfrei sein.\u00a0Bei Anoden sei das schon gegl\u00fcckt, bei Kathoden bestehe noch Verbesserungsbedarf, so Jahn und weiter: \u201eErst dann, wenn l\u00f6semittelfrei, mit geringem Energieaufwand und mit nachhaltigen Materialien produziert wird, ist es eine gr\u00fcne Batterie.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Pasten<\/h2>\n\n\n\n

Dass die Festk\u00f6rper-Batterie im Unterschied zur konventionellen Lithium\u2013Ionen-Batterie<\/em> ungleich sicherer ist, liegt daran, dass sie ganz ohne fl\u00fcssige Elektrolyte auskommt. Dar\u00fcber hinaus erwartet man sich von dieser aber auch gr\u00f6\u00dfere Reichweiten, weil feste Elektrolyte potenziell \u00fcber eine h\u00f6here Energiedichte verf\u00fcgen.<\/p>\n\n\n\n

Geeignete Materialien f\u00fcr feste Elektrolyte sind schon bekannt und haben jeweils Vor- und Nachteile. Am AIT will man sich unter anderem auf Polymere, Keramiken und Gl\u00e4ser oder Sulfid-basierte Substanzen konzentrieren. Aufbauend auf diesem Materialwissen m\u00fcssen v\u00f6llig neue Herstellungsverfahren entwickelt werden. Denn, anders als bei Lithium Ionen Batterien<\/em>, sind die Produktionsabl\u00e4ufe bei Solid State Batterien<\/em>noch nicht standardisiert und die Reproduzierbarkeit noch nicht gegeben. \u201eUm diese Systeme besser zu verstehen, m\u00fcssen noch grundlegende Fragen beantwortet werden\u201c, erl\u00e4utert Jahn.<\/p>\n\n\n\n

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AIT Trockenraum (c) AIT Austrian Institute of Technologie<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

\u00dcbergangstechnologie<\/h2>\n\n\n\n

Als \u00dcbergangstechnologie gelten\u00a0Semi Solid Batterien<\/em>, bei denen ein Hybridansatz verfolgt wird. Dabei wird eine gelartige Substanz eingesetzt. Dieser wird noch etwas Fl\u00fcssigkeit beigegeben, die aufgesaugt wird. Dadurch ist der Elektrolyt nicht fl\u00fcssig, kann folglich nicht austreten – und die Sicherheit ist gew\u00e4hrleistet. Die ideale Batterie der Zukunft soll jedoch aus einem Festk\u00f6rper bestehen, weil nur dann die hohe Energiedichte gegeben ist, erkl\u00e4rt Jahn.\u00a0\u00a0<\/p>\n\n\n

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Forscher entwickeln einen Sicherheitsstatus f\u00fcr das zweite Leben von Lithium Batterien f\u00fcr Autos<\/div>
Lithium Batterien f\u00fcr Autos werden mit einer Restkapazit\u00e4t von circa 80 Prozent ausrangiert und recycelt. Das ist keine grunds\u00e4tzlich schlechte L\u00f6sung.<\/div><\/div><\/div>\n\n\n

F\u00fcr alle Forschungsbereiche im neuen Batterietechnologie Kompetenzzentrum\u00a0<\/em>des AIT werden Lebenszyklusanalysen durchgef\u00fchrt. Diese umfassen die gesamte Prozesskette von den Rohstoffen \u00fcber die Herstellung und die Benutzung bis hin zum Nutzungsende und dem Einsatz von recycelten Materialien.\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Verkehrssektor z\u00e4hlt mit einem Anteil von 30 Prozent zu den gr\u00f6\u00dften CO2– Emittenten. Schuld sind herk\u00f6mmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren. Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge verursachen hingegen kaum lokale Emissionen und k\u00f6nnten wesentlich zur Erreichung der Klimaziele beitragen. W\u00e4re da nicht die Herstellung der Batterien, bei der,\u00a0laut einer schwedischen Studie, 61 bis 106\u00a0Kilogramm CO2 je Kilowattstunde generiert werden. […]<\/p>\n","protected":false},"author":1688,"featured_media":516190,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":""},"categories":[26030,25213],"tags":[33624,48934,71301,27543,71304],"location":[28185],"article_type":[43155],"serie":[],"archives":[],"internal_archives":[],"reboot-archive":[],"class_list":["post-373106","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-mobilitaet-de","category-nachhaltigkeit-de","tag-e-mobilitaet-de","tag-elektrofahrzeuge-de","tag-feststoffbatterie-de","tag-munchen-de-de","tag-solid-state-batterie-de","location-oesterreich","article_type-hintergrund"],"blocksy_meta":[],"acf":{"subtitle":"Bevor Elektrofahrzeuge wirklich gr\u00fcn sind, m\u00fcssen noch entscheidende Forschungsprobleme gel\u00f6st werden. Am AIT in Wien will man das auf ganzheitliche Weise tun. Im Fokus: die Solid State Batterie!","text_display_homepage":false},"author_meta":{"display_name":"Hildegard Suntinger","author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/hildegard-suntinger\/"},"featured_img":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/electric-mobility-gcb142c635_1280.jpg","coauthors":[],"tax_additional":{"categories":{"linked":["Mobilit\u00e4t<\/a>","Nachhaltigkeit<\/a>"],"unlinked":["Mobilit\u00e4t<\/span>","Nachhaltigkeit<\/span>"]},"tags":{"linked":["E-Mobilit\u00e4t<\/a>","Elektrofahrzeuge<\/a>","Feststoffbatterie<\/a>","Munchen<\/a>","Solid State Batterie<\/a>"],"unlinked":["E-Mobilit\u00e4t<\/span>","Elektrofahrzeuge<\/span>","Feststoffbatterie<\/span>","Munchen<\/span>","Solid State Batterie<\/span>"]}},"comment_count":"0","relative_dates":{"created":"Posted 4 years ago","modified":"Updated 4 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on June 15, 2022","modified":"Updated on June 15, 2022"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on June 15, 2022 9:00 am","modified":"Updated on June 15, 2022 9:00 am"},"featured_img_caption":"","series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/373106","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1688"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=373106"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/373106\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media\/516190"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=373106"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=373106"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=373106"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=373106"},{"taxonomy":"article_type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/article_type?post=373106"},{"taxonomy":"serie","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/serie?post=373106"},{"taxonomy":"archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/archives?post=373106"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=373106"},{"taxonomy":"reboot-archive","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/reboot-archive?post=373106"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}