Aus den News der TU BAF:
Energiespeicher der Zukunft mĂŒssen fortschrittlich, kostengĂŒnstig und nachhaltig sein. DafĂŒr ist es entscheidend, dass die verwendeten Materialien sowohl gut verfĂŒgbar als auch recycelbar sind. Ein Forschungsteam der TU Bergakademie Freiberg hat nun bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung einer Aluminium-Batterie erzielt, die diesen Anforderungen gerecht wird. Die Batterie besteht aus Aluminium als Anode, Grafit als Kathode und einem an der UniversitĂ€t entwickelten, neuartigen Elektrolyten auf Polymerbasis. Die Validierung des Batterie-Prototyps fĂŒr die industrielle Produktion wird bis Ende des kommenden Jahres durch das sĂ€chsische Wirtschaftsministerium und den EuropĂ€ischen Fonds fĂŒr regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Mit langen schwarzen Gummihandschuhen greift Amir Mohammad in eine Glovebox, um ein Döschen mit einem honigfarbenen Polymer zu öffnen. Mit einem Spatel trĂ€gt er es behutsam auf eine dĂŒnne Aluminiumfolie auf. SchlieĂlich beschichtet er die Aluminiumfolie mit dem Polymer in einem sogenannten Kalander mit heizbaren Walzen. âDas sind bereits zwei Drittel der Batterie,â erklĂ€rt Amir Mohammad. Die Aluminiumfolie dient als Anode, wĂ€hrend die Polymerschicht den Elektrolyten bildet. Kombiniert man diese mit einer Grafit-Kathode, entsteht eine einzelne Zelle fĂŒr den Prototypen der Aluminium-Polymer-Batterie. Der erste Prototyp, bestehend aus einem sogenannten âStackâ mit 10 Zellen, wird etwa 1 Wattstunde (Wh) Energie speichern können.
Nun hebt die Förderung der SĂ€chsischen Aufbaubank im Rahmen des Programms zur Validierungsförderung des sĂ€chsischen Wirtschaftsministeriums die Batterieentwicklung auf die nĂ€chste Stufe: âZiel der Weiterentwicklung ist eine SpeicherkapazitĂ€t von 10 Kilowattstunden (kWh), was der durchschnittlichen Tagesproduktion einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach eines Einfamilienhauses entsprichtâ, erklĂ€rt der wissenschaftliche Mitarbeiter des Instituts fĂŒr Experimentelle Physik. Damit wird die neuartige Aluminium-Polymer-Batterie eine Option fĂŒr den Einsatz als stationĂ€rer Stromspeicher, speziell bei privaten Photovoltaik-Anlagen.
Besonderes Augenmerk legt das Team auf die Elektrolytlösung zwischen Anode und Kathode: âFĂŒr diesen Zweck haben wir einen Polymerelektrolyten auf Basis einer ionischen FlĂŒssigkeit entwickelt. Dabei handelt es sich um eine Mischung aus Triethylaminhydrochlorid und Aluminiumchlorid, die zusammen mit Polyamid ein festes Netzwerk bilden. Im Vergleich zu traditionellen flĂŒssigen Elektrolyten bietet dieser Festelektrolyt zahlreiche Vorteile: Er kann nicht auslaufen, ist resistent gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff und reduziert Korrosion. Zudem ersetzt er die ĂŒbliche Separator-Schicht, was die Batterie sicherer und kostengĂŒnstiger in der Herstellung machtâ, erlĂ€utert Projektmitarbeiter Oliver Schmidt.
Als nÀchsten Schritt testet das Team die Verarbeitung der Materialien sowie die Herstellung der Aluminium-Polymer-Batterie in einer sogenannten Rolle-zu-Rolle-Fertigungsanlage. Ende 2025 erwarten die beiden Forscher belastbare Ergebnisse zur Verwertung ihres innovativen Batterie-Prototypen.
âFĂŒr die Elektrifizierung und damit Flexibilisierung energieintensiver Technologien brauchen wir neue Energiespeicherâ, erklĂ€rt Prof. Dr. Dirk C. Meyer, Direktor des Instituts fĂŒr Experimentelle Physik sowie Sprecher des Zentrums fĂŒr effiziente Hochtemperatur-Stoffwandlung (ZeHS) an der TU Bergakademie Freiberg. âDie Aluminium-Polymer-Batterie ist eine vielversprechende Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien, an der mein Team schon seit rund zehn Jahren intensiv forscht und die nun im Hinblick auf eine industrielle Produktion und Anwendung geprĂŒft wird.â
Das sÀchsische Wirtschaftsministerium fördert den Transfer der Forschungsergebnisse in die Anwendung mit insgesamt 241.562 ⏠bis November 2025.