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Neuartige Superkondensatoren sollen eine leistungsfähigere und nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien sein. Ein Forschungsteam um Andrea Balducci vom Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Universität Jena startete Anfang des Jahres zwei Projekte zur Entwicklung nachhaltiger Energie-Speichersysteme.
Leistungsfähigere und nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien
Ein Forschungsteam der Universität Jena erhielt im Rahmen des EU-Programms „Novel materials for supercapacitor energy storage“ eine Förderung von rund 950.000 Euro. Das Forschungsteam um Andrea Balducci vom Institut für Technische Chemie und Umweltchemie begann Anfang des Jahres mit zwei Projekten zur Entwicklung neuartiger Superkondensatoren. Sie sollen eine leistungsfähigere und nachhaltige Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien darstellen. Inwieweit das ehrgeizige Projekt zur Entwicklung nachhaltiger Energie-Speichersysteme Erfolg haben wird, zeigt sich in der Zukunft. Zumindest möchte die EU bis im Jahr 2050 klimaneutral sein.
Andrea Balducci betont:
„Auch wenn die Lithium-Ionen-Batterie heute noch unverzichtbar ist, mittel- und langfristig werden wir sie vollständig ersetzen müssen. […] Zusätzlich braucht es auch Energiespeichersysteme, die die zeitlich und räumlich schwankenden erneuerbaren Energien klimafreundlich speichern können.“
In der Tat sollten verschiedene Bereiche eng zusammenarbeiten, um eine nachhaltige Energieversorgung vom Verkehr, über die Industrieproduktion bis zur Energieversorgung zu ermöglichen. Hierfür müssen alle Beteiligten auf erneuerbare Energieträger setzen.
Warum man für Lithium-Ionen-Batterien eine nachhaltige Alternative benötigt
Aktuell dominieren nach wie vor Lithium-Ionen-Batterien den Bedarf an mobilen Energiespeichern. Sie weisen zwar eine hohe Energiedichte auf, enthalten aber auch Lithium, Kobalt und Aluminium. Diese Ressourcen sind begrenzt verfügbar und belasten durch ihren Abbau die Umwelt, daher sind Alternativen zwingend notwendig. Deswegen stehen im Fokus vor allem Superkondensatoren, die sehr schnell aufgeladen werden können und eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer haben.
Das Projekt Green Cap setzt sich aus Teams aus 7 verschiedenen Ländern zusammen und möchte in den nächsten drei Jahren Superkondensatoren aus 2D-Materialien entwickeln. Als Elektrodenmaterial kommen Graphen und MXene aus Titan und Kohlenstoff zum Einsatz.
Aus Jena sollen die innovativen Elektrolyte stammen. Diese sollen, laut Andrea Balducci, eine hohe Leitfähigkeit aufweisen und die Speicherkapazität des Kondensators verbessern. Da keine gefährlichen Rohstoffe verwendet werden und nur ionische Flüssigkeiten in Gebrauch sind, ist der Elektrolyt nachhaltiger und recycelbar.
Projekt MUSIC (Materials for sustainable Sodium Ion Capacitors)
Ferner möchte man in einem weiteren Projekt namens MUSIC (Materials for sustainable Sodium Ion Capacitors) versuchen, Lithium-Ionen-Akkus mit dem Superkondensator zu kombinieren. Dabei soll Lithium durch Natrium ersetzt werden. Entstehen sollen somit Natrium-Ionen-Kondensatoren. Dadurch können die Vorteile von Batterien und Kondensatoren vereint werden. Kurzum: Vorteile dieser Energiespeicher sind eine hohe Energiedichte von Batterien und lange Lebensdauer und kurze Ladezeiten von Kondensatoren.
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