{"id":113284,"date":"2026-03-14T02:45:18","date_gmt":"2026-03-14T01:45:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=113284"},"modified":"2026-03-14T11:17:23","modified_gmt":"2026-03-14T10:17:23","slug":"innovative-batteriematerialien-fuer-sichere-und-nachhaltige-energiespeicher","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/innovative-batteriematerialien-fuer-sichere-und-nachhaltige-energiespeicher\/","title":{"rendered":"Innovative Batteriematerialien f\u00fcr sichere und nachhaltige Energiespeicher"},"content":{"rendered":"\n
Batterien m\u00fcssen leistungsf\u00e4hig, sicher und nachhaltig sein \u2013 gleichzeitig sollen sie kosteneffizient produziert werden k\u00f6nnen. <\/p>\n\n\n\n
Auf der InterBattery 2026 in Seoul stellt das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Angewandte Polymerforschung IAP neue Materialien f\u00fcr Batterien der n\u00e4chsten Generation vor. Im Fokus stehen ma\u00dfgeschneiderte Polymerelektrolyte, Membranen und Separatoren, biobasierte Carbonmaterialien sowie leistungsf\u00e4hige Katalysatoren \u2013 entwickelt f\u00fcr industrielle Anwendungen entlang der gesamten Wertsch\u00f6pfungskette.<\/p>\n\n\n\n
Materialien entscheiden \u00fcber Leistung und Sicherheit<\/h4>\n\n\n\n
Ob Elektrofahrzeug, station\u00e4rer Energiespeicher oder tragbare Elektronik \u2013 Energiedichte, Schnellladef\u00e4higkeit, Lebensdauer und Sicherheit einer Batterie werden wesentlich durch ihre Materialien bestimmt. Forschende des Fraunhofer IAP im Potsdam Science Park entwickeln ma\u00dfgeschneiderte neue Batteriematerialien und b\u00fcndeln ihre Kompetenzen in der Polymerchemie, der Membran- und Separatorprozessierung, der Entwicklung von biobasierten und ma\u00dfgeschneiderten Carbonmaterialien, der Katalysatorherstellung sowie im Scale-up. \u00bbZiel ist eine integrierte Materialplattform \u2013 von der Synthese \u00fcber das Scale-up bis hin zu Prototypenherstellung und -charakterisierung. Unternehmen erhalten von uns Unterst\u00fctzung von der ersten Idee bis zur \u00dcberf\u00fchrung in gr\u00f6\u00dfere Ma\u00dfst\u00e4be\u00ab, so Dr. Benjamin Heyne, Leiter der Abteilung Energiematerialien am Fraunhofer IAP. <\/p>\n\n\n\n
Feste Elektrolyte als Alternative<\/h4>\n\n\n\n
Konventionelle Batterien basieren \u00fcberwiegend auf fl\u00fcssigen Elektrolyten, die bei Besch\u00e4digung Sicherheitsrisiken bergen und in ihrem Temperaturbereich begrenzt sind. Das Fraunhofer IAP arbeitet daher an festen Polymerelektrolyten. Diese erm\u00f6glichen einen effizienten Ionentransport, sind mechanisch stabil, nicht fl\u00fcchtig und bieten verbesserte thermische Eigenschaften. Einige der entwickelten Systeme erreichen bereits hohe ionische Leitf\u00e4higkeiten von >10-4<\/sup> S\/cm bei Raumtemperatur. Durch gezielte molekulare Anpassung lassen sich mechanische, thermische und elektrochemische Eigenschaften pr\u00e4zise einstellen. Die Materialien sind mit verschiedenen Batteriesystemen kompatibel, darunter Natrium-Ionen-, Zink-Luft- oder Lithium-Ionen-Batterien. Neben rein polymeren Elektrolyten werden auch Polymerkompositelektrolyte entwickelt, bei denen organische und anorganische Komponenten kombiniert werden. Dadurch lassen sich Leitf\u00e4higkeit, Stabilit\u00e4t und Sicherheit weiter optimieren. Auch Polymerkomposit-Kathoden werden realisiert. Dabei wird ein Kathodenmaterial, wie z. B. Natrium-Vanadium-Phosphat (NVP), mit der Polymermatrix kombiniert. Da dieselbe Polymermatrix wie im Polymerelektrolyten verwendet wird, lassen sich Grenzfl\u00e4chenwiderst\u00e4nde zwischen Kathode und festem Polymerelektrolyten vermeiden. Beide Schichten verbinden sich besser und lassen sich im Idealfall sogar kovalent miteinander verkn\u00fcpfen. <\/p>\n\n\n\n
PFAS-freie Membranen und Separatoren<\/h4>\n\n\n\n
Membranen und Separatoren \u00fcbernehmen in Batterien eine zentrale Sicherheits- und Funktionsrolle. Sie trennen die Elektroden voneinander und erm\u00f6glichen gleichzeitig einen selektiven Ionentransport. Das Fraunhofer IAP entwickelt chemisch und mechanisch stabile Separatoren mit gezielt einstellbarer Porenarchitektur. Porengr\u00f6\u00dfe und Porosit\u00e4t k\u00f6nnen an spezifische Anforderungen angepasst werden. Ein besonderer Fokus liegt auf PFAS-freien L\u00f6sungen, denn die schwer abbaubaren Stoffe stehen zunehmend in der Kritik. PFAS-freie Materialien werden zuk\u00fcnftig die Zulassung neuer Batteriesysteme erleichtern. Sie sind dabei nicht nur umweltfreundlicher, sondern zugleich leistungsf\u00e4higer und langlebiger. \u00bbUnsere Materialien lassen sich in bestehende Produktionsprozesse integrieren und tragen gleichzeitig zu einer h\u00f6heren Stabilit\u00e4t und Zyklierbarkeit der Zellen bei\u00ab, erkl\u00e4rt Dr. Murat Tutus, Leiter der Abteilung Membranen und Separatoren am Fraunhofer IAP. <\/p>\n\n\n\n
Biobasierte Carbonmaterialien und Katalysatoren ohne kritische Elemente<\/h4>\n\n\n\n
F\u00fcr Elektroden werden am Fraunhofer IAP biobasierte Carbonmaterialien auf Basis der nachwachsenden Rohstoffe Cellulose und Lignin entwickelt. Sie bieten neben \u00f6konomischen und \u00f6kologischen Vorteilen auch vielf\u00e4ltige M\u00f6glichkeiten zur Strukturbildung. W\u00e4hrend der Pr\u00e4kursorherstellung und der Carbonisierung k\u00f6nnen z. B. Porenstruktur, spezifische Oberfl\u00e4che, elektrische und thermische Leitf\u00e4higkeit, chemische Reinheit und Funktionalisierung gezielt eingestellt werden. Dadurch lassen sich Elektrodenstrukturen optimieren, neue Funktionen integrieren und fossile Rohstoffe zum Teil ersetzen. Im Bereich der Katalysatoren ist es ein Ziel, den Einsatz kritischer Elemente deutlich zu reduzieren und gleichzeitig hohe katalytische Aktivit\u00e4t sowie Langzeitstabilit\u00e4t zu gew\u00e4hrleisten. Partikelgr\u00f6\u00dfe, Oberfl\u00e4chenchemie und strukturelle Eigenschaften werden pr\u00e4zise kontrolliert, um reproduzierbare industrielle Prozesse zu erm\u00f6glichen. \u00bbEntscheidend ist, dass wir Struktur und Oberfl\u00e4che exakt einstellen k\u00f6nnen. So entstehen Materialien mit definierten Eigenschaften, die skalierf\u00e4hig sind und sich zuverl\u00e4ssig in industrielle Fertigungsprozesse integrieren lassen\u00ab, so Dr. Christoph Gimmler, Leiter der Abteilung Nanoskalige Energie- und Strukturmaterialien am Fraunhofer IAP. <\/p>\n\n\n\n
Von der Entwicklung zur Anwendung<\/h4>\n\n\n\n
Die Materialien befinden sich derzeit im fortgeschrittenen Entwicklungsstadium. Funktionsmuster liegen im Laborma\u00dfstab vor, erste Tests in vollst\u00e4ndigen Batteriezellen laufen. Die Aktivit\u00e4ten sind zudem im Arbeitskreis Materialentwicklung f\u00fcr Energiespeicher und -anwendungen (AK-MEA) verankert. Die \u00dcbertragung in gr\u00f6\u00dfere Produktionsma\u00dfst\u00e4be erfolgt in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern. Auf der InterBattery in Seoul sucht das Institut gezielt den Austausch mit internationalen Partnern f\u00fcr die gemeinsame Entwicklung neuartiger, leistungsf\u00e4higer Katalysatoren, ionenleitender Materialien sowie Membransysteme f\u00fcr Batterie- und Wasserstoffanwendungen. Mit seinen Entwicklungen tr\u00e4gt das Fraunhofer IAP dazu bei, Batterien sicherer, langlebiger und nachhaltiger zu gestalten \u2013 und Kunden ein schnelleres Time-to-Market zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n