Interview mit Prof. Dr. Arno Kwade

Gründer der Battery Lab Factory Braunschweig

Batterien und Akkus sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Vom Smartphone über Gartengeräte bis zu E-Autos funktioniert heute fast nichts mehr ohne Energiespeicher. Und der Bedarf für alle möglichen Anwendungen bis hin zur Stabilisierung des Stromnetzes wird noch deutlich zunehmen.

Über Aussichten in der Batterieforschung sprachen wir mit Prof. Dr. Arno Kwade. Der Vizepräsident der Technischen Universität Braunschweig und Träger des Wissenschaftspreises Niedersachsen ist Gründer und Vorstandssprecher der Battery Lab Factory Braunschweig (BLB), dem niedersächsischen Batterieforschungszentrum unter dem Dach der TU. Außerdem berät Kwade im Beirat Batterieforschung das Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Herr Prof. Dr. Kwade, welche Themen sind aktuell in der Batteriezellenforschung am wichtigsten?

Künftige Batterien müssen komplett in eine Kreislaufwirtschaft eingebunden sein, so wie wir es schon von Glas oder Papier her kennen oder auch von Metallschrott. Nahezu alle Komponenten und Materialien eines Energiespeichers werden künftig wiederverwertbar sein. 

„Auch für Batterien wird es eine Kreislaufwirtschaft geben.“

Auch, um uns weniger abhängig zu machen von bislang notwendigen Importen von Rohstoffen wie Lithium, Nickel und Kobalt aus kritischen Herkunftsländern. Das ist momentan ein Riesenthema in Deutschland und Europa – sowohl aus ökologischer als auch aus geostrategischer Sicht. Ziel ist es, eine komplette Abdeckung der Wertschöpfungskette am Standort Deutschland zu erreichen.

Gibt es noch weitere Schwerpunkte?

Der Fokus liegt auch auf einer immer stärkeren Diversifizierung von Batterien für verschiedene Anforderungen, also maßgeschneiderte Energiespeicher. Ziel ist es für zahlreiche Anwendungen, Batteriezellen bei gleicher gespeicherter Energiemenge immer leichter zu machen und zu erreichen, dass sie im Idealfall für die spezifische Anwendung auch noch eine höhere Leistung abgeben können. Auf der anderen Seite werden Entwicklungen zu kostengünstigen, gleichzeitig sehr sicheren und teilweise zusätzlich sehr schnell aufzuladenden und zu entladenden Batteriezellen vorangetrieben. Die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Akkus hat sich insgesamt stetig und enorm verbessert, aber das Optimierungspotenzial der heutigen Lithium-Ionen-Batterien scheint langsam ausgereizt. Bei in der Forschung befindlichen zukünftigen Batteriegenerationen sollen nicht die Eigenschaften weiter verbessert, sondern auch gut verfügbare Materialien eingesetzt werden. 

Apropos Potenzial: Der Fortschritt der E-Mobilität ist abhängig von leistungsfähigeren Batterien …

Neue, leistungsfähige Batterien für Ober- und Mittelklassefahrzeuge sind bislang das vorrangige Forschungsziel gewesen. Heute rücken aber verstärkt Batterien für Kleinfahrzeuge in den Fokus, die günstiger hergestellt und verkauft werden können. Sie müssen gleichzeitig umweltfreundlich sein und eine ausreichende Performance bezüglich Leistung und Reichweite bieten. Ein zentrales Thema ist auch die weitere Steigerung der Sicherheit von Traktions- wie auch stationären Batterien, was durch den Einsatz von Kathodenmaterialien wie Lithiumeisenphosphat und feste, schwer oder sogar nicht brennbare Elektrolyte erreicht werden kann. Solche Batteriezellen können zum Beispiel durchgeschnitten oder durchstoßen werden, ohne dass es zu einem Brand kommt.

Sie sagen, es wird also neue Technologien geben. In welche Richtung wird es gehen?

Für Hochleistungsbatterien wird derzeit insbesondere die Entwicklung von Lithium-Batterien mit Festkörperelektrolyten verfolgt, die durch dünnere Anoden höhere Energiedichten und eine sehr hohe Sicherheit gegen Entzündung versprechen. Bei preisgünstigen Batterien kommen als Alternative Natrium-Ionen-Batterien oder auch Metall-Schwefel-Batterien infrage, letztere insbesondere für Anwendungen im Flugzeug. Aber es wird auch Energiespeicher wie so genannte Redox-Flow-Batterien und Metall-Luft-Batterien mit ganz anderen Rohstoffen wie Zink geben oder mit Elektrolytlösungen, die auf Wasser basieren und weniger entflammbar sind. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt sind stationäre Batterien für Einspeisungen von Energie etwa aus Windkraft oder Photovoltaik, um das Stromnetz zu stabilisieren, wenn wenig Wind weht und die Sonne nicht scheint.

Welche Rolle werden Feststoffbatterien mit Elektroden und Elektrolyt aus festem Material in der Zukunft spielen?

Es wird in Zukunft unterschiedliche Batterietypen mit festen Elektrolyten und damit ohne Flüssigkeit geben: Auf der einen Seite Lithium-Hochleistungsbatteriezellen mit zum Beispiel sulfidischen Elektrolyten für die Elektromobilität, insbesondere Fahrzeuge der Oberklasse und gehobenen Mittelklasse, und auf der anderen Seite zum Beispiel Natrium-Batterien mit keramischem Separator für die Anwendung als stationärer Speicher. Letztere können in großen Einheiten gebaut und für die kurz- bis mittelfristige Zwischenspeicherung von Wind- und Sonnenenergie eingesetzt werden. 


Das könnte auch interessant sein

Schaurig-schöne Einblicke

Die Vorbereitungen für das diesjährige Burgplatz-Open-Air sind bereits in vollem Gange. Wir haben für Sie einen Blick hinter die Kulissen geworfen.

Lichtparcours: Riesiger Mond prangert Plastikkonsum an

Das von BS|ENERGY gesponserte Werk „(Plastic) Full Moon“ wird eines von dreizehn Kunstwerken des Lichtparcours 2024 sein und soll zum Reflektieren über den Massenkonsum von Plastik anregen. Hier erfahren Sie mehr zu dem außergewöhnlichen Kunstprojekt.

Auf der Sonnenseite mit der eigenen Balkon-PV-Anlage

Mit einer eignen PV-Anlage kann man zur CO₂-Reduzierung beitragen. BS|ENERGY bietet PV-Komplettpakete für den heimischen Balkon und erklärt, wie einfach die Installation und die Stromeinspeisung funktioniert.

Nachhaltigkeitstipp für den Urlaub: Praktische Tipps für unterwegs

In unseren nachhaltigen Urlaubs-Tipps finden Sie wertvolle Anregungen für eine umweltschonende Zeit in der Nähe oder Ferne.

Die Zukunft des Fliegens

Die Luftfahrt nimmt sich dem Thema Klimaschutz an, mit Konsequenzen für das gesamte System Fliegen – vom Antrieb bis zum Flugzeugdesign.

Jubeln unter freiem Himmel

Am 14. Juni startet endlich die Fußball-EM 2024. Wir verraten Ihnen, in welchen Braunschweiger Lokalitäten Sie beim Public Viewing am besten mitfiebern können.

Nachhaltigkeitstipp: Zitronen- und Orangenschalen verwerten

Nach einer heißen Zitrone oder frisch gepresstem Orangensaft bleibt die Schale der Zitrusfrüchte übrig, die oft einfach weggeworfen wird. Wir haben Ihnen ein paar Tipps zur Weiterverwendung von unbehandelten Zitronen- oder Orangenschalen zusammengetragen.

Auf dem Weg in die Zukunft der Energieversorgung

In einer Modellanlage in Rautheim nutzt BS|ENERGY Abwärme aus einem Rechenzentrum zur effizienten Wärmeerzeugung für das Baugebiet „Heinrich der Löwe”. Dieses wird so zum modernen Energie Effizienz Quartier (EEQ).

Eine besondere Begegnung auf der Laufbahn

Die besten deutschen Leichtathleten tragen im Vorfeld der Olympischen Spiele ihre Meisterschaft am 29. und 30. Juni wieder im Eintracht-Stadion aus. Lesen Sie, auf was Sie sich in diesem Jahr freuen können.

Smarter durch den Stadtalltag dank Datensammlung

Das Smartcity-Daten Dashboard der Stadt Braunschweig bietet einen schnellen Überblick über das aktuelle Verkehrs- und Passantenaufkommen sowie viele weitere Messwerte. Die Daten laufen dabei über ein Netzwerk der KOM|DIA. Jeder, der Interesse hat, kann die interaktive Karte im Netz aufrufen.