Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Einrichtung eines Schwerpunktprogramms „Polymer-basierte Batterien“ (SPP 2248) verkündet, das in den kommenden sechs Jahren mit über 12 Mio. € gefördert wird. Koordinator des Programms ist Prof. Ulrich S. Schubert vom Zentrum für Energie und Umweltchemie (Center for Energy and Environmental Chemistry Jena / CEEC Jena) der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Neben Jena sind die Universitäten in Bochum, Dresden, Freiburg und Karlsruhe im Koordinationsteam beteiligt.
Das Schwerpunktprogramm (SPP) soll die lokal verstreuten Aktivitäten in Deutschland zusammenführen und die Forschung zu neuen organischen bzw. polymeren Materialien für die Energiespeicherung fördern. „Die Einrichtung des beantragten Schwerpunktprogrammes durch den Senat der DFG stellt einen Meilenstein für das CEEC Jena und die Batterieforschung in Deutschland dar“, sagt Schubert.
Vorteile Energiebedarf, Recycling und Anwendungsmöglichkeiten
Nun könnten die in Deutschland vorhandenen Expertisen auf dem Feld der Polymer-basierten, druckbaren Metall-freien Batterien gebündelt werden, um für neuartige Anwendungen im Gesundheitswesen, der Sensorik und des Internets der Dinge Energiespeicher zu entwickeln, so der Jenaer Chemiker und Materialwissenschaftler.
Das Forschungsprogramm werde sich Polymerbatterien widmen, die neue Anwendungsmöglichkeiten erschließen sollen, die mit den bisher eingesetzten „alten“ Batteriekonzepten nicht adressierbar sind. Die innovativen Batteriesysteme auf Kunststoffbasis hätten gegenüber den etablierten klassischen Lithium-Ionen-Batterien zahlreiche Vorzüge. Aufgrund der Verwendung von organischen und polymeren Materialien könnten Vorteile im Hinblick auf die notwendige Energie für die Herstellung, beim Recycling und bei der Anwendung, etwa als flexible und druckbare Batterien, erreicht werden.
Polymer-basierte Batterien: Laden innerhalb von wenigen Minuten oder sogar Sekunden
Insbesondere Batterien mit Polymeren als aktives Elektrodenmaterial böten die Möglichkeit, die oft eingesetzten Schwermetalle in vielen Anwendungen zu ersetzen und sind daher nachhaltiger. „Die definierten Strukturen von organischen und polymeren Materialien erlauben verlässliche Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und daher eine sehr gut kontrollierbare und einstellbare Elektrochemie“, sagt Schubert. Zusätzlich könnten Polymer-basierte Batterien einzigartige Eigenschaften aufweisen, wie das Laden innerhalb von wenigen Minuten oder sogar Sekunden. Auch die Verarbeitbarkeit der Elektroden bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, wodurch die Kohlenstoffbilanz verbessert wird, und die Druckbarkeit der Batterien seien Vorteile des innovativen Ansatzes.
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