Im europäischen Forschungsprojekt Si-DRIVE will das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) gemeinsam mit Partnern ein nachhaltiges Zellkonzept entwicklen, das ausschließlich auf ökologisch und ökonomisch unkritischen Materialien basiert. Ziel ist die Etablierung einer europäischen Lithium-Ionen-Batteriefertigung bis 2030.
Im Rahmen von Si-DRIVE soll eine Zelle entwickelt werden, die aus einer nanostrukturierten Silizium-Anode, einem neuartigen auf ionischen Flüssigkeiten basierenden Festelektrolyten und einer kobaltfreien, lithiumreichen Kathode besteht. Eine Zelle mit diesem Aufbau sowie ein umfassendes Recyclingprogramm könnten laut den Wissenschaftlern eine nachhaltige Batterieproduktion ermöglichen.
„Das Besondere an dem Projekt ist, dass wir im Verbund von der Materialentwicklung über Prototypzellenfabrikation bis hin zum Recycling alle Schritte der Wertschöpfungskette einer Batterie abdecken“, erklärt Professor Stefano Passerini, Direktor des HIU. Seine Forschungsgruppe entwickelt das neuartige, kobaltfreie Kathodenmaterial mit unkritischen Elementen wie Eisen oder Aluminium.
Kobalt wird von der Europäischen Kommission als kritischer Rohstoff geführt, da es eine knappe Ressource und geopolitisch schwer zugänglich ist, was zu Versorgungsengpässen führen kann. Das hauptsächlich in der Demokratischen Republik Kongo abgebaute Element wird zudem in vielen Fällen mit Kinderarbeit und unter menschenunwürdigen Bedingungen gewonnen.
„Gleichzeitig wollen wir den Lithiumgehalt in der Schichtoxid-Kathode gegenüber den herkömmlichen Materialien signifikant erhöhen, um eine deutliche Steigerung der Energiedichte zu erzielen“, so Passerini. Fünf Projektpartner werden sich zudem mit dem Konzept einer Kreislaufwirtschaft beschäftigen, um weitere Anwendungen zu identifizieren. Denkbar sei, „altersschwache“ Elektroauto-Batterien zu koppeln und als stationäre Speicher weiterzuverwenden. Auch das Anoden- und Elektrolyt-Konzept folgen diesem Nachhaltigkeitsgedanken, was am Ende eine Recyclingrate von über 50 Prozent erzielen soll.
Das vom europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation „Horizon 2020“ geförderte Si-DRIVE-Projekt bündelt die Aktivitäten von insgesamt 17 Einrichtungen aus Wissenschaft und Industrie aus acht Ländern. Die Europäische Union (EU) finanziert das Vorhaben mit acht Millionen Euro bei einer Laufzeit von vier Jahren.
Uwe meint
25.03.2019 - 13:09Auch Lithium ist als Akku-Bestandteil in 7 Jahren bei Neuentwicklungen Geschichte!
Bereits bei der nächsten Generation wird es vorwiegend an Anoden verbaut und nicht mehr Hauptbestandteil sein.
Ebenso bei den ersten Feststoff-Akkus. Dort wird es durch Silicium ersetzt und das wieder in der zweiten Generation durch Recycling-Material (z.b. Altglas).
Nach 2025 geht der Neubedarf gegen 0, es wird nur noch in der Recycling-Kette der gegenwärtigen Produktionen benötigt.
Zur Zeit fallen die Kurse für Kobalt und Lithium in immer höherem Tempo.
alupo meint
09.03.2019 - 02:12Auch wenn der i3 von BMW mit den höchsten Kobaltanteil im Akku hat, finde ich einen i3 immer noch um Zehnerpotenzen besser als ein stinkender Diesel mit temperaturbedingt fast immer legal ausgeschalteter Abgasreinigung.
Klar, ein Nissan Leaf kommt schon immer völlig ohne Kobalt aus und auch ein Tesla braucht deutlich weniger Kobalt, trotz vielfacher Reichweite, als der BMW.
Daher sollten die deutschen Unis auf diesem Thema vielleicht nicht allzu viel darauf herumhacken.
Auch Akkus aus China sind diesbezüglich denke ich eher 5. Wahl….
Andreas meint
07.03.2019 - 13:57„Denkbar sei, “altersschwache” Elektroauto-Batterien zu koppeln und als stationäre Speicher weiterzuverwenden. “
Das ist nicht nur denkbar, sondern wird heute schon gemacht. Wieso drückt sich Herr Passerini hier so vage aus?
Es wäre schön, wenn es in Deutschland mal WAS technische Kompetenzzentrum gäbe und nicht viele Spezialisten, die jahrelang im Kämmerlein vor sich hin forschen.
So ein Kompetenzzentrum könnte dann auch den Auswüchsen von Lobby-Buden wie der NOW GmbH Einhalt bieten, einer Firma, der Scheuer immer mehr Kontrolle zuschanzt.
Fun-fact: Vorsitzende des Aufsichtsrates ist die Scheuers neue Freundin.
Jeru meint
07.03.2019 - 15:01„So ein Kompetenzzentrum könnte dann auch den Auswüchsen von Lobby-Buden wie der NOW GmbH Einhalt bieten, einer Firma, der Scheuer immer mehr Kontrolle zuschanzt.“
Was meinen Sie damit? Die NOW fördert alle Projekte rund um die Elektromobilität, besonders auch die batterieelektrische Mobilität. Ich kann daran nichts schlechtes erkennen, warum Sie?
TwizyundZoefahrer meint
07.03.2019 - 21:33Lieber Jeru, ich finde wir haben genug Inkompetenz Institute die HUI, PFUI und KIT usw. heissen und aber auch gar nichts zu Stande bringen. Ich finde da würden drei Top Spione, je einer in USA, China und Korea mehr bringen. Alles andere ist nichts weiter als Geldveschwendung. Man sieht ja die Weltfremdheit an unseren Lungenärzten mit ihrem bescheidenen Wissensstand.
BigDee meint
08.03.2019 - 12:48„Man sieht ja die Weltfremdheit an unseren Lungenärzten mit ihrem bescheidenen Wissensstand.“
Wenn ich mich nicht irre, waren es knapp 3% der befragten Lungenfachärzte. Ich würde mir wünschen, dass wir (egal ob E-Mobilisten oder E-Mobilitätssymphatisanten) populistisch plumpe Verallgemeinerungen vermeiden und bei den Tatsachen bleiben.
nilsbär meint
08.03.2019 - 14:59Da muss ich dir leider zustimmen. Nach vielen Jahren Batterie-‚Forschung‘ stehen wir jetzt, wo wir dringend Ergebnisse für eine Massenfertigung brauchen, leider mit leeren Händen da. Unsere Forschung sollte radikal umgebaut werden, z.B. Auszahlung der Hälfte des Geldes erst, wenn eine unabhängige Kommission die Ergebisse geprüft hat.
nilsbär meint
07.03.2019 - 15:28Während in Europa munter ‚geforscht‘ wird, sind Tesla und die Asiaten längst bei der Massenfertigung der Zellen und bauen neue Werke im Eiltempo.
Ich weiß nicht, ob ich mich ärgern oder fremdschämen soll:-( Ein Augiasstall…
Rene meint
07.03.2019 - 16:05Sie haben aber schon gelesen, worum es in dem Artikel geht?
„… ein nachhaltiges Zellkonzept entwicklen, das ausschließlich auf ökologisch und ökonomisch unkritischen Materialien basiert“
Den Augiasstall würde ich doch anderswo positionieren …
nilsbär meint
07.03.2019 - 16:50Lithium ist nicht ökologisch unkritisch. Wir werden einige Salzseen opfern müssen. Allerdings immer noch viel besser als die ganzen Schweinereien der Erdölwirtschaft. Dort ist der wirkliche Augiasstall, zugegeben.