Kiel Nano, Surface and Interface Science (KiNSIS)

Kieler Batteriekonzepte auf der digitalen Hannover Messe 2021

14.04.2021

In der Elektromobilität und der Energieversorgung kommt innovativen Batteriesystemen eine Schlüsselrolle zu. Langlebige Batterien, die mehr Energie speichern und sich schnell aufladen lassen, könnten die Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität deutlich verbessern. In Stromnetzen können Speichermöglichkeiten Unregelmäßigkeiten bei der Einspeisung von Energie oder beim Verbrauch ausgleichen. Um Batteriesysteme für diese vielseitigen Anforderungen zu entwickeln, forschen Materialwissenschaftler*innen und Leistungselektroniker*innen aus KiNSIS fachübergreifend an nachhaltigen Speichermaterialien wie Silizium und hocheffizienten Halbleitertechnologien wie Siliziumcarbid oder Galliumnitrid. In dem 2020 eröffneten Labor für zuverlässige batteriegestützte Energiewandlung (BAEW-Labor) entwickeln und testen sie neuartige Batteriesysteme, auch in Kooperation mit Unternehmen. Das BAEW-Labor wurde mit rund zwei Millionen Euro vom Land Schleswig-Holstein gefördert. Ab dem 12. April präsentiert die CAU es im Rahmen der digitalen Hannover Messe auf dem Gemeinschaftsstand „Schleswig-Holstein als Vorreiter der Energiewende“ der Wirtschaftsförderung und Technologietransfer Schleswig-Holstein GmbH (WTSH). Weiterlesen

Dank seiner besonders hohen Energiedichte könnten Elektroautos mit dem Speichermaterial Silizium deutlich längere Strecken fahren als bisher oder Mobiltelefone innerhalb weniger Minuten aufgeladen werden. „Doch bisher war das Halbleitermaterial zu empfindlich, um es in großem Maßstab in Akkus einzusetzen, spätestens beim Aufladen zerbrach es“, sagt Dr. Sandra Hansen, Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Funktionale Nanomaterialien und Leiterin des BAEW-Labors. Die Materialwissenschaftlerin hat eine gezielte Strukturierung auf Mikroebene entwickelt, mit der Siliziumanoden diesen Belastungen standhalten. „In Kombination mit Schwefel-Kathoden erreichen sie eine zwei- bis dreimal höhere Energiedichte, bis zu 90 Prozent kürzere Ladezeiten und ein 20 Prozent geringeres Gewicht“, so Hansen weiter. Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts hat sie das Konzept und die kostengünstige Herstellung der neuartigen Batterien mit der Firma RENA Technologies GmbH weiterentwickelt.

Durch das BAEW-Labor sollen die neuen Batteriesysteme jetzt in die praktische Anwendung kommen. Daran arbeiten hier die Lehrstühle für Funktionale Nanomaterialien und für Leistungselektronik der Technischen Fakultät eng zusammen. Gemeinsam wollen sie Effizienz und Lebensdauer der einzelnen Speicherkomponenten sowie des gesamten Batteriesystems testen und optimieren. „Indem wir Erkenntnisse aus der Materialwissenschaft mit der Leistungselektronik zusammenbringen, können wir innovative Speicherkonzepte voranbringen und auch einen Mehrwert für unsere jeweiligen Forschungsbereiche schaffen“, betont Professor Marco Liserre, Leiter des Lehrstuhls für Leistungselektronik. Zur Ausstattung des Labors gehört neben einer Anlage zur Entwicklung von besonders leistungsfähigen Batteriezellen auch eine Klimakammer, in der Batterien unter extremen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen für den Einsatz in Solar- und Windparks (On- und Offshore), Ladegeräten von Elektrofahrzeugen, autonomen Unterwasserfahrzeugen oder Photovoltaikanlagen getestet werden können.

Das BAEW-Labor bietet außerdem Unternehmen die Möglichkeit, in Kooperation mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern wettbewerbsfähige Technologien für eine nachhaltige Energie- und Mobilitätswende zu entwickeln – einige Anfragen regionaler, nationaler und internationaler Unternehmen liegen bereits vor.

Neben der Forschung ist das Labor fest in die Hochschullehre eingebunden. In Projekten mit Schülerinnen und Schülern werden darüber hinaus nachhaltige Aspekte wie Lithium-Recycling, Rohstoffknappheit und Alternativen diskutiert. „So können wir von der Schule bis zur Promotion hochaktuelle Forschungsergebnisse vermitteln und wollen die nächste Generation von Schülerinnen und Schülern für den MINT-Bereich begeistern“, sagt Hansen.

„Das BAEW-Labor vereint Forschung, Lehre und Technologietransfer in idealer Weise und stärkt so nicht zuletzt die Region Schleswig-Holstein“, fasst Professor Rainer Adelung, Inhaber des Lehrstuhls für Funktionale Nanomaterialien, zusammen. „Die interdisziplinäre Zusammenarbeit bringt die Fachforschung voran, Prozesse aus der Grundlagenforschung werden serienproduktionsnah in die Anwendung gebracht und wir wirken in der Region dem Ingenieurmangel entgegen.“

 

Kontakt:

Dr.-Ing. Sandra Hansen
Technische Fakultät, Lehrstuhl für Funktionale Nanomaterialien

Prof. Dr. Rainer Adelung
Technische Fakultät, Lehrstuhl für Funktionale Nanomaterialien

Prof. Dr. Marco Liserre
Technische Fakultät, Lehrstuhl für Leistungselektronik
 

Zur Pressemitteilung der CAU, 12.04.2021
Zur Pressemitteilung der WTSH, 08.04.2021

Pressemitteilungen

Aktuelles

Verbundforschung

Kalender

« Juni 2021 »
Mo Di Mi Do Fr Sa So
31 1 2
  • 12:00: KiNSIS-Kolloquium: Benchmarking, Prof. Dr. Malte Behrens, Anorganische Festkörperchemie
  • Klicken Sie, um Details zu allen 1 Terminen zu sehen.
3 4 5 6
7 8
  • 16:15: Quantum carpets: A tool to observe decoherence (Prof. Dr. Wolfgang Schleich, University Ulm)
  • Klicken Sie, um Details zu allen 1 Terminen zu sehen.
9
  • ganztägig: NanoTech Poland 2021
  • Klicken Sie, um Details zu allen 1 Terminen zu sehen.
10
  • ganztägig: NanoTech Poland 2021
  • 16:00: Toward an objective assessment of mobility in clinical and daily activity assessments (Arash Atrsaei, EPFL)
  • Klicken Sie, um Details zu allen 2 Terminen zu sehen.
11
  • ganztägig: NanoTech Poland 2021
  • Klicken Sie, um Details zu allen 1 Terminen zu sehen.
12 13
14 15 16 17
  • 17:00: Chemie in unterschiedlichen Dimensionen - von Molekülen über supramolekulare Aggregate zu optoelektronischen Bauteilen (Prof. Dr. Arne Lützen, Uni Bonn)
  • 17:00: "Chemie in unterschiedlichen Dimensionen - von Molekülen über supramolekulare Aggregate zu optoelektronischen Bauteilen" (Prof. Dr. Arne Lützen, Uni Bonn)
  • Klicken Sie, um Details zu allen 2 Terminen zu sehen.
18 19 20
21 22
  • 16:15: The present and future of ESA's science program (Prof. Dr. Günther Hasinger, Director of Science, ESA)
  • Klicken Sie, um Details zu allen 1 Terminen zu sehen.
23 24
  • 17:00: Leading beyond Chemistry: Research and Development at Evonik Industries AG (Dr. Felix Müller, Evonik Industries AG)
  • Klicken Sie, um Details zu allen 1 Terminen zu sehen.
25 26 27
28 29
  • 16:15: Plasma 2020 – The US National Academies Decadal Assessment of Plasma Physics: Overview and Future Research Opportunities (Prof. Dr. Mark J. Kushner, University of Michigan)
  • Klicken Sie, um Details zu allen 1 Terminen zu sehen.
30 1 2 3 4