Mineralstoffe sind für die Funktion der menschlichen Körperzellen unabdingbar: Sie steuern die Blutgerinnung, regeln den Wasserhaushalt, unterstützen unser Immunsystem oder bedingen den Aufbau von Knochen und Zähnen. Für Letzteres spielt vor allem Calcium eine große Rolle. Ein Mineralstoff für Stabilität. Ein Potenzial, das auch in der Batterieforschung ausgeschöpft werden kann?
Daran forscht ein Team am Helmholtz-Institut Ulm (HIU) rund um Dr. Zhirong Zhao-Karger, Gruppenleiterin für Fortschrittliche Batteriematerialien am Institut für Nanotechnologie (INT). Die promovierte Chemikerin hat es sich zur Aufgabe gemacht, Calcium-Schwefel-Batterien als Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien für die kommerzielle Anwendung zu erforschen. „Der stetige Ausbau der Elektromobilität sowie erneuerbarer Energiespeicher wird zu einer Rohstoffknappheit führen. Hochrechnungen sagen schon jetzt voraus, dass es für die steigende Elektrifizierung nicht genügend Lithium geben wird. Wir benötigen eine verfügbare, langfristige und nachhaltige Alternative, um den Lithium-Markt zu entlasten und gleichzeitig den Batteriebedarf decken zu können“, erklärt Zhao-Karger.
Im vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordinierten Verbundprojekt CaSino ermittelt Zhao-Karger gemeinsam mit vier weiteren Forschungseinrichtungen und zwei Industrieunternehmen unter Einbezug eines Industriebeirats das Potenzial von Calcium-Schwefel-Batterien. Die Kombination bietet im Vergleich zu Lithium-Ionen einige Vorteile: Calcium gehört zu den fünf häufigsten Elementen weltweit und kommt damit etwa 400-mal häufiger vor als Lithium. Zudem sind die hohe Speicherkapazität und Zellspannung ideal für eine Batterieanwendung. Schwefel als Gegenspieler bietet ebenfalls eine hohe Speicherkapazität und würde als Nebenprodukt der Raffinerie außerdem recycelt werden. Eine Win-win-Situation.
