HZB baut Forschung an elektrochemischen Energiespeichern aus
Arbeitsgruppen am HZB untersuchen neuartige Batteriesysteme und elektrochemische Energiespeicher im Helmholtz-Forschungsprogramm „Speicher und vernetzte Infrastrukturen“
Die Energiewende in Deutschland ist eine langfristige Aufgabe, auch für die Forschung. Die Helmholtz-Gemeinschaft hat nun das Forschungsprogramm „Speicher und vernetzte Infrastrukturen“ aufgelegt, in dem fünf Helmholtz-Zentren an systemübergreifenden Technologien forschen, um Schwankungen auszugleichen und Infrastrukturen so weiterzuentwickeln, dass unterschiedliche Energieträger miteinander gekoppelt werden können. Das Programm hat ein 5-Jahres-Budget von rund 310 Millionen Euro. Das Helmholtz-Zentrum Berlin widmet sich insbesondere der Grundlagenforschung und Weiterentwicklung von elektrochemischen Energiespeichern oder Batterien.
Das Forschungsprogramm SVI gliedert sich in sechs Themen: Batterien und elektrochemische Speicher, Elektrolyse und Wasserstoff, synthetische Kohlenwasserstoffe, Brennstoffzellen, thermische Energiespeicher sowie Netze und Speicherintegration. Das HZB beteiligt sich am Thema Batterien und elektrochemische Speicher, in dem elektrochemische Speicherlösungen bis zur Anwendungsreife weiterentwickelt werden. Dabei geht es sowohl um stationäre als auch mobile Energiespeicher. Im Fokus stehen Batteriesysteme wie Lithium-Ionen-Batterien, aber auch neue Konzepte, die noch nicht anwendungsreif sind, zum Beispiel Lithium-Schwefel-Batterie-Systeme, die als zukunftsträchtige Technologien gelten. Bislang liegt die beobachtete Leistungsfähigkeit jedoch noch weit unter den theoretisch erreichbaren Werten, auch ist die Zahl der Ladezyklen zu gering und Alterungseffekte erst wenig erforscht.
In dem neuen Programm, das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert wird, arbeiten fünf Helmholtz-Zentren zusammen: Neben dem KIT sind dies das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Forschungszentrum Jülich (FZJ), Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) sowie das HZB.
Hier zur ausführlichen Presseinformation des KIT:
- Metalloxide: Wie Lichtpulse Elektronen in Bewegung setzenMetalloxide kommen in der Natur reichlich vor und spielen eine zentrale Rolle in Technologien wie der Photokatalyse und der Photovoltaik. In den meisten Metalloxiden ist jedoch aufgrund der starken Abstoßung zwischen Elektronen benachbarter Metallatome die elektrische Leitfähigkeit sehr gering. Ein Team am HZB hat nun zusammen mit Partnerinstitutionen gezeigt, dass Lichtimpulse diese Abstoßungskräfte vorübergehend schwächen können. Dadurch sinkt die Energie, die für die Elektronenbeweglichkeit erforderlich ist, so dass ein metallähnliches Verhalten entsteht. Diese Entdeckung bietet eine neue Möglichkeit, Materialeigenschaften mit Licht zu manipulieren, und birgt ein hohes Potenzial für effizientere lichtbasierte Bauelemente.
- Lithium-Schwefel-Batterien mit wenig Elektrolyt: Problemzonen identifiziertMit einer zerstörungsfreien Methode hat ein Team am HZB erstmals Lithium-Schwefel-Batterien im praktischen Pouchzellenformat untersucht, die mit besonders wenig Elektrolyt-Flüssigkeit auskommen. Mit operando Neutronentomographie konnten sie in Echtzeit visualisieren, wie sich der flüssige Elektrolyt während des Ladens und Entladens über mehrere Schichten verteilt und die Elektroden benetzt. Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in die Mechanismen, die zum Versagen der Batterie führen können, und sind hilfreich für die Entwicklung kompakter Li-S-Batterien mit hoher Energiedichte.
- Berliner Wissenschaftspreis geht an Philipp AdelhelmDer Batterieforscher Prof. Dr. Philipp Adelhelm wird mit dem Berliner Wissenschaftspreis 2024 ausgezeichnet. Er ist Professor am Institut für Chemie der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und leitet eine gemeinsame Forschungsgruppe der HU und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB). Der Materialwissenschaftler und Elektrochemiker forscht zur Entwicklung nachhaltiger Batterien, die eine Schlüsselrolle für das Gelingen der Energiewende spielen. International zählt er zu den führenden Expert*innen auf dem Gebiet der Natrium-Ionen-Batterien.