Projekt GoForE: Neues Herstellungsverfahren für umweltschonende Akkumulatoren
Angesichts des Erfolgs von E-Autos befürchten Umweltschützer einen Sturm auf die weltweiten Lithiumvorkommen. Die Entwicklung neuer Akkumulator-Typen muss deshalb zum Ziel haben, bei der Herstellung so viele Ressourcen wie möglich zu sparen. Forscher der baden-württembergischen Hochschule Aalen stehen nun kurz davor, ein Herstellungsverfahren zu ermöglichen, das in den vergangenen Jahrzehnten erfolglos gewesen ist.
19.12.2017
Ohne sie bleiben die Bildschirme von Laptops, Smartphones und Taschenrechnern dunkel: Lithium-Ionen-Akkus. Der Bedarf an den leistungsfähigen und langlebigen Sekundärzellen steigt kontinuierlich. Ihre Lebensdauer steht dabei in direkter Wechselwirkung zur Umweltbelastung, die von ihnen ausgeht. Oder anders ausgedrückt: Je mehr Ladezyklen möglich sind, ohne dass der Akku zu viel an Kapazität verliert, desto weniger Lithium wird verbraucht. Die Gewinnung des wertvollen Alkalimetalls ist nämlich insofern problematisch, da hierfür ganze Salzseen trockengelegt werden. Zudem ist seine Verarbeitung mit nicht zu vernachlässigenden Treibhausgas- und Schadstoffemissionen verbunden.
Bisherige technische Fortschritte nicht ausreichend
Als wiederaufladbare Energieträger haben Lithium-Akkumulatoren den handelsüblichen Wegwerfbatterien in Sachen Umweltschutz bereits einiges voraus. In kleineren Geräten wie etwa Quarzarmbanduhren können sie sogar mittels Solarzellen Strom bereitstellen, was vor allem bei einigen hochwertigen Modellen von Markenherstellern wie Seiko der Fall ist. Jedoch sieht sich die Industrie angesichts der bevorstehenden Marktreife des Elektroautos mit gewaltigen Herausforderungen für Technik und Ressourcen konfrontiert.
Alternativen zur schlichten Entsorgung von Altbatterien, wie die Weiterverwendung im "Second Life" oder fortschrittliche Recycling-Konzepte, bei denen verwendete Rohstoffe in hoher Reinheit zurückgewonnen werden können, halten Einsparungspotenzial bereit. Jedoch werden langfristig neue Methoden benötigt, mit denen die Lebensdauer und Energiekapazität in deutlichem Maße verbessert werden können.
Lang erhoffte Li-S-Zellen in greifbarer Nähe?
An dieser Stelle kommt nun die Hochschule Aalen in Baden-Württemberg ins Spiel. Ende letzten Monatswurde dem Bildungsinstitut mit technisch-wirtschaftlichem Schwerpunkt eine Förderung von 1,4 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bewilligt. Finanziert wird das Projekt GoForE - ein Verfahren zur umweltschonenden und trotzdem wirtschaftlichen Herstellung extrem leistungsstarker Li(thium)-S(chwefel)-Zellen als Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen.
An dem vielversprechenden Material, das mit einer theoretischen Energiedichte von 2,6kWh/kg zu den stärksten Akkumulatoren überhaupt gehören würde, wird schon seit langer Zeit geforscht. Jedoch war es bisher nicht möglich, die maximale Leistung zu erreichen, ohne gravierende Einbußen in der Lebensdauer hinnehmen zu müssen. Im Jahr 2014 gelang es an der Hochschule Aalen erstmals, die Anzahl der Ladezyklen durch eine Kombination von galvanotechnischen Methoden nachweislich zu steigern. Nun soll das bisher nur im Labor erprobte Verfahren in einen größeren Maßstab übertragen werden - vorerst, um Energiezellen für E-Bikes hervorzubringen. Das langfristige Ziel steht jedoch schon fest: Die Grundlage schaffen, um die vielerorts heiß erwartete E-Car-Revolution überhaupt erst zu ermöglichen.
