Helmholtz-Institut Ulm

Helmholtzstraße 11
89081 Ulm
Deutschland

Das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von elektrochemischen Batteriekonzepten der nächsten und übernächsten Generation. Effiziente Batterien sind der wichtigste Schlüssel für das Gelingen der Energiewende und der Elektromobilität. Das internationale Team aus rund 120 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern forscht am HIU an der Weiterentwicklung der Grundlagen von zukunftsfähigen Energiespeichern für den stationären und mobilen Einsatz. Das HIU wurde im Januar 2011 vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gegründet. Als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft hat es die Einrichtung in Kooperation mit der Universität Ulm ins Leben gerufen und die Batterieforschung am Standort Ulm noch weiter gestärkt. Mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) wurden zwei weitere starke, assoziierte Partner eingebunden. Das HIU bündelt effizient die unterschiedlichen Kompetenzen der vier Partner und ermöglicht so mittel- bis langfristig einen tiefgreifenden Fortschritt in der Forschung zur Energiespeicherung. Grundlagen- und anwendungsnahe Forschung werden hier unter einem Dach zusammengeführt. Damit wird ein signifikanter Beitrag zur Zukunftssicherung in diesem gesellschaftlich relevanten Bereich der Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen geleistet.

Der im Moment wichtigste Bat­terietyp unter den wieder auflad­baren Hochleistungsbatterien ist der der Lithium-Ionen-Batterie. Einerseits ist bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien die ma­ximale Speicherkapazität nahezu erreicht. Andererseits birgt die Gewinnung der Bestandteile – wie Kobalt, Graphit und Lithium – poli­tische, ökologische und wirtschaft­liche Risiken. Ressourcenknappheit und die unsichere politische Situ­ation einiger Länder mit großen Vorkommen könnten zu Versor­gungsengpässen führen. Auch die Gewinnung von z.B. Kobalt ist in vielen Fällen mit hohen Umweltauswirkungen verbunden.

Forschende des HIU betrei­ben Grundlagenforschung an Lithium-Ionen-Batterien, um die­se noch weiter zu optimieren. Um weitergehende Fortschritte in der Leistungsfähigkeit zu erzielen und unter dem Aspekt der Nach­haltigkeit, müssen jedoch neue Speicherkonzepte vorangetrieben werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des HIU forschen daher an Lithium-Metall-Batterien und ganz neuartigen Batteriety­pen, von denen man sich in Zu­kunft Innovationen erhofft. Diese Post-Lithium-Batterien basieren auf nachhaltigen Elementen wie etwa Natrium, Magnesium oder Aluminium. Als derzeit vielverspre­chendste Technologie gilt die Nat­rium-Ionen-Batterie.

Am HIU arbeiten Experimentato­ren und Theoretiker eng zusam­men, um Verbesserungen sowohl bei der Entwicklung der Materiali­en als auch bei der Batteriearchi­tektur zu erreichen. In den Laboren werden Batteriezellen mit unter­schiedlichen Materialkombinatio­nen getestet und es werden ihre Energiedichte, Lebensdauer und Leistung genau bestimmt. Kleins­te Details, wie beispielsweise das Verhalten neu hinzugefügter Ele­mente beim Lade- und Entladevor­gang, haben enormen Einfluss auf das Leistungsportfolio.

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