Ob Elektromobilität, tragbare Elektronik oder Netzspeicher für die Stromversorgung – ein Leben ohne Lithium-Ionen-Batterien ist heute nur schwer vorstellbar. Doch der Abbau von Lithium und weiterer notwendiger Rohstoffe wie Nickel und Kobalt verursacht hohe ökologische Kosten und stößt bald an natürliche Grenzen. Eine Alternative sind möglicherweise Calcium-Schwefel-Batterien, deren Entwicklung in dem vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordinierten Verbundprojekt CaSino vorangetrieben wird.
Erste Prototypen entstanden am HIU
„Calcium besitzt wie Lithium eine hohe Speicherkapazität und Zellspannung“, sagt Maximilian Fichtner, Direktor des vom KIT in Kooperation mit der Universität Ulm gegründeten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU). „Es ist außerdem das fünfthäufigste Element in der Erdkruste und weltweit gleichmäßig verfügbar. Daher ist Calcium auch viel kostengünstiger als Lithium und bietet eine stabilere Materialienlieferkette.“
Mit der Entwicklung von ersten stabilen Prototypen hatte das Team am HIU bereits zuvor den Grundstein für die neue Calcium-Technologie gelegt. Durch innovative Materialentwicklung sollen in CaSino nun wesentliche Fortschritte in Bezug auf Zyklenstabilität und Energiedichte erreicht werden.
Verbesserte Elektrolyte für eine längere Lebensdauer
„Die größte Herausforderung ist nach wie vor die Reaktionsfreudigkeit des Calciums, wodurch es ungünstige Oberflächenschichten ausbildet“, erklärt Zhirong Zhao-Karger vom HIU, die das Projekt leitet. „Dank eines Elektrolyten auf Bor-Basis erzielen wir aber bereits nach dem letzten Stand der Technik die besten elektrochemischen Eigenschaften.“ Gemeinsam mit der IoLiTec GmbH, einem Spezialisten für ionische Flüssigkeiten, wird am HIU nun eine weitere Verbesserung des Elektrolyten angestrebt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert CaSino für vorerst drei Jahre.
