12.03.2019, 10:18 Uhr

Forschung in Landshut Hochschule Landshut gibt Gas bei Akku-Entwicklung


Nur wenige E-Autos fahren mit einer Akku-Ladung weiter als 200 Kilometer. Die Ladevorgänge sind zudem lang. Das will die Hochschule Landshut jetzt mit einem Forschungsprojekt ändern.

LANDSHUT Gemeinsam mit dem Unternehmen Graphit Kropfmühl und weiteren Projektpartnern arbeitet sie an der Lösung des Problems. Am Technologiezentrum Energie in Ruhstorf an der Rott forscht sie im Rahmen des Projekts COATEMO II an schnellladbaren Lithium-Ionen-Akkus mit Anoden aus neuartigen Silizium-Graphenen. Sie sollen im Vergleich zu den herkömmlichen Graphit-Anoden die Energiedichte signifikant steigern. Die Vorteile dieser Technologie sind: Die Akkus können schneller aufgeladen werden und die Autos können längere Strecken fahren. Das wiederum stärkt die Wettbewerbsfähigkeit von E-Autos gegenüber Verbrennungsmotoren und würde dazu führen, dass in den Innenstädten weniger Ladestationen nötig sind. Das erste Projekttreffen mit allen Beteiligten fand am 11. Februar in Hauzenberg bei Graphit Kropfmühl statt.

Bereits im Vorgängerprojekt COATEMO I erforschte die Hochschule Landshut zusammen mit Graphit Kropfmühl und dem ZSW (Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung) in Ulm, wie Naturgraphit als Speichermaterial für Lithium-Ionen-Akkus veredelt werden kann. Auf diesen Ergebnissen baut Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger, Projektleiter an der Hochschule Landshut, nun auf. Gemeinsam mit zwei wissenschaftlichen Mitarbeitern entwickelt er Anoden aus Silizium-Graphenen, die mehr als doppelt so viel Energie speichern als reine Graphit-Elektroden „Aufgrund der verbesserten Schnelladbarkeit dauert es dann nur 30 Minuten, bis der Akku wieder fast vollständig geladen ist“, erklärt Pettinger. Darüber hinaus könnten dünnere Elektroden bei gleichbleibender Kapazität eingesetzt werden, wodurch sich die Oberfläche und damit Belastbarkeit erhöht.

Für die neue Technologie werden mehrschichtige Graphene (Multilayer-Graphene) zusammen mit Silizium mittels heißem Gas getrocknet (Sprühtrocknungsverfahren) und zu einem Verbundmaterial verarbeitet. Anschließend will Pettinger im Labor demonstrieren, wie dieses Material zu Anoden weiterverarbeitet werden kann und wie die Prozesse ablaufen müssen, damit die neuartigen Batterien später wirtschaftlich sinnvoll produziert werden können. Eine Herausforderung ist dabei, die nachteiligen Eigenschaften von Silizium gegenüber dem traditionell eingesetzten Graphit zu überwinden. So ist die Lebensdauer von Silizium-Anoden aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Halbmetalls bisher sehr gering. Darüber hinaus dehnt sich Silizium stark aus, wodurch das Material leicht zerbrechen kann. „Die Projektpartner bringen all Ihr Know-How in den Bereichen Graphit, Silizium und Batterietechnologie ein, damit wir durch gemeinsame Forschung und Entwicklung hier einen Schritt weiterkommen“, so Pettinger.

Das Projekt COATEMO II (Hochenergieelektroden für die Elektromobilität) läuft noch bis Oktober 2021 und wird am Technologiezentrum Energie in Ruhstorf an der Rott durchgeführt. Der Projektleiter an der Hochschule Landshut ist Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger; die Gesamtprojektleitung liegt bei Dr. Robert Feher, Graphit Krophmühl. Weitere Projektpartner sind zudem 3M Dyneon, VARTA Microbattery, FutureCarbon und InVerTec. Die Finanzierung des Projekts übernimmt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Die Gesamtsumme liegt bei 1.625.000 Euro.


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