Eine weitere vielversprechende Batterie-Alternative für die Zukunft könnten Festkörperbatterien sein – eine Technologie, an der weltweit geforscht wird. Sie ähnelt der konventionellen Lithium-Ionen-Technologie, unterscheidet sich aber durch ihren festen statt flüssigen Elektrolyten. Das Resultat: mehr Sicherheit und Speicherkapazität sowie kürzere Ladezeiten. Leistungssteigerungen, die aufgrund kürzerer Ladevorgänge und längerer Reichweiten vor allem für die Elektromobilität interessant werden könnten.
Trotz umfangreicher Forschungsaktivitäten konnte bisher aber kein messbarer Fortschritt gegenüber der etablierten Lithium-Ionen-Technologie aufgezeigt werden. Ein Problem, das im Rahmen des Kompetenzclusters FestBatt angegangen wird. Um dem internationalen Markt gerecht zu werden und um eine Massenanwendung für Europa möglichst schnell zugänglich zu machen, werden im Cluster die Kompetenzen von über 180 Forschenden aus 45 Gruppen und 22 Forschungseinrichtungen in Deutschland gebündelt. Oberstes Ziel der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten interdisziplinären Zusammenarbeit ist der Kompetenzaufbau im Bereich der Festkörperbatterien sowie die Charakterisierung, Entwicklung und Realisierung unterschiedlicher Zellkonzepte. In einer ersten Förderphase konnten bereits geeignete Materialien identifiziert und unterschiedliche Festelektrolyte synthetisiert werden.
Die zweite Förderphase fokussiert nun auf die praktische Weiterentwicklung der erarbeiteten Grundlagen: Es sollen komplette Batteriesysteme und Methoden für die Produktion entwickelt werden. Die beteiligten Forschungseinrichtungen sind auf verschiedene Plattformen in insgesamt zehn Verbundprojekten verteilt. Einerseits entwickeln sie die stofflichen Grundlagen und Zellkonzepte der Festkörperbatterien weiter. Im Fokus stehen dabei die Synthese, Optimierung und Hochskalierung von Festelektrolyten bestimmter Materialklassen sowie die Entwicklung geeigneter Konzepte für Halb- und Vollzellen in Festkörperbatterien. Andererseits werden prozesstechnische Aspekte und ungelöste Probleme adressiert, die zumeist mehrere Zellkonzepte betreffen. Konkret geht es um die Optimierung von Zelleigenschaften und die Bewertung von Prozessabläufen, Sicherheitsaspekten, Ladezyklen oder Verfahrenstechniken. Ergänzt werden die Arbeitsschritte durch Methoden zur umfassenden Charakterisierung jeder Materialklasse sowie um die Analyse des Batteriebetriebs.
