Wissenschaftler des vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) und ihre europäischen Kooperationspartner entwickeln ein nachhaltiges Zellkonzept, das auf ökologisch und ökonomisch unkritischen Materialien basieren soll.

Forscher des KIT im Labor

Das Helmholtz Institut Ulm will einen Plan für eine nachhaltige Batterieproduktion in Europa aufstellen.

KIT

In dem Projekt Si-Drive bildet das Konsortium die gesamte Batterie-Wertschöpfungskette ab und strebt bis 2030 einen Plan für eine europäische Produktion an. Die Europäische Union (EU) finanziert das Projekt mit acht Millionen Euro bei einer Laufzeit von vier Jahren.

Derzeit werden rund 90 Prozent der Lithium-Ionen-Zellen in Asien produziert. In Europa gibt es verschiedene Bestrebungen, eine eigene Batterieproduktion aufzubauen. Ziel von Si-Drive ist es, eine Zelle zu entwickeln, die aus einer nanostrukturierten Silizium-Anode, einem neuartigen auf ionischen Flüssigkeiten basierenden Festelektrolyten und einer vollständig kobaltfreien, aber lithiumreichen Kathode besteht. Eine Zelle mit diesem Aufbau sowie ein umfassendes Recycling-Programm könnten nach Ansicht der Wissenschaftler 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“, sagte Professor Stefano Passerini, Direktor des HIU. Seine Forschungsgruppe entwickelt dabei das neuartige, kobaltfreie Kathodenmaterial mit unkritischen Elementen wie Eisen oder Aluminium. Kobalt wird von der Europäischen Kommission als kritischer Rohstoff aufgelistet, da es eine knappe Ressource und geopolitisch schwer zugänglich sei, was zu Versorgungsengpässen führen könne. Darüber hinaus werde das Element in der Demokratischen Republik Kongo, wo der Abbau hauptsächlich erfolgt, bisweilen mit Kinderarbeit und unter menschenunwürdigen Bedingungen gewonnen. Gleichzeitig wollten sie den Lithiumgehalt in der Schichtoxid-Kathode gegenüber den herkömmlichen Materialien signifikant erhöhen, um eine deutliche Steigerung der Energiedichte zu erzielen, erläuterte Passerini.