Hochschule Aalen: Batterien aus Holzabfällen und Natrium-Ionen

An der Hochschule Aalen arbeiten Forschende an einer umweltfreundlicheren Batterie auf Basis von Holzabfällen und Natrium-Ionen. Wie die Hochschule mitteilte, stelle das Vorhaben eine alternative Strategie zu den bisher in Elektroautos meist verbauten Lithium-Ionen-Batterien dar. Denn bei diesen sei die Rohstoffverfügbarkeit eine große Herausforderung. Das Projekt der Hochschule Aalen stehe ferner unter der Leitung von Prof. Dr. Volker Knoblauch. Die Holzabfälle sollen dabei als Ausgangsmaterial für Batteriebestandteile zum Einsatz kommen. Für das neue Projekt, das Anfang 2024 startet, erhielt die Hochschule Aalen rund eine Million Euro Förderung von der Carl-Zeiss-Stiftung.

In Anbetracht der Energiewende gewinnt der effiziente Umgang mit Ressourcen und die Entkopplung des Ressourcenverbrauchs vom ökonomischen Wachstum zunehmend an Bedeutung. Lithium-Ionen-Batterien sind nach dem heutigen Stand der Technik zwar sehr leistungsfähig, allerdings basieren sie auf begrenzt verfügbaren Ressourcen. Natrium-Ionen-Batterien sollen hier als nachhaltige, kostengünstige Alternative Abhilfe schaffen – sind aber in ihrer Performance bislang noch nicht konkurrenzfähig.

Na-Ionen-Batterien nutzen meist harte Kohlenstoffe (Hard Carbons). Diese lassen sich ressourcenschonend durch eine sogenannte Pyrolyse – die thermische Spaltung chemischer Verbindungen – aus pflanzlichen Stoffen wie beispielsweise Holzabfällen gewinnen. Deren stark schwankende Zusammensetzung habe aber bisher zu nicht tolerierbaren Eigenschaftsschwankungen geführt.

Das Projekt „HANa“ (Hoch performante Anodenmaterialien für ressourcenschonende Na-Ionen-Batterien auf Basis von Lignin und Hemicellulose aus Laub- und Nadelholzabfällen) möchte dieses Problem lösen. Mit einem neuartigen Holzaufschlussverfahren gewinnen die Forschenden aus Holzabfällen die Bestandteile Lignin und Hemicellulose mit definierten Eigenschaften. Diese werden anschließend zu harten Kohlenstoffen pyrolysiert und sollen eine gleichbleibend hohe Qualität aufweisen – mit nur geringen Schwankungen.

HANa bildee dabei die komplette Prozesskette von Holzaufschluss, über Pyrolyse, Elektrodenentwicklung bis zum Verbau und Test in Batteriezellen ab. Teil der interdisziplinären Projektgruppe ist neben dem Institut für Materialforschung auch das Forschungsinstitut für Innovative Oberflächen vertreten. Die Forschenden stammten aus den Bereichen organische Chemie, Materialwissenschaft und Batterietechnologie. „Es wäre ein riesiger Schritt auf dem Weg zu nachhaltigen Batteriespeichern, und wir freuen uns sehr, dass wir von der Carl-Zeiss-Stiftung den Zuschlag bekommen haben“, sagte Knoblauch.

Quelle: Hochschule Aalen | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH