Kalium als vielseitige Basis für Festkörperbatterien der Zukunft
Das neue BMBF-Projekt „KaFeBar“ untersucht polymere und keramische Kalium-Festelektrolyte und -Elektrodenaktivmaterialien als Basis für zukünftige Batteriezellsysteme
31. Oktober 2023 – Seit Oktober 2023 widmen sich Wissenschaftler:innen des Helmholtz-Instituts Münster (HI MS; IEK-12) des Forschungszentrums Jülich, gemeinsam mit renommierten Partnern, dem Verbundprojekt „Kalium-basierte Feststoffbatterien für Technologiediversität und Resilienz“ (kurz „KaFeBar“). Ihr gemeinsames Ziel ist die Forschung und Entwicklung von polymeren und keramischen Festelektrolyten sowie elektrodenaktiven Materialien auf Basis von Kalium für den möglichen Einsatz in Festkörperbatterien. Das Projekt (Förderkennzeichen 13XP0565A-F) wird mit 2,7 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert. Es ist in die Projektrichtline „Batterie 2020 Transfer“ eingebettet und hat eine geplante Laufzeit bis September 2026.
Alternative zur derzeitigen Festkörperbatterie
Feststoffbatterien gelten in der Forschung als Hoffnungsträger für zukünftige Batteriesysteme in mobilen und stationären Anwendungen. „Insbesondere für Kalium als Basismaterial für Festelektrolyten und Kathoden sollte das Potential frühzeitig untersucht und evaluiert werden“, erklärt der Koordinator des Projekts Prof. Dr. Wolfgang Zeier vom Helmholtz-Institut Münster und dem Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Münster. „Einerseits gibt es hier eine Breite an Aktivmaterialien, die hohe Spannungen und Kapazitäten versprechen, andererseits können Kalium-Ionen auch in Graphit interkalieren. Somit wäre prinzipiell die Nutzung der Prozessierungsinfrastruktur für Lithium-Ionenbatterien möglich,“ so Zeier.
Ziel des Forschungsverbunds sind die Untersuchung und Evaluierung von neuartigen Kalium-leitenden polymeren und sulfidischen Festelektrolyten, Kalium-basierten Aktivmaterialien und der Kalium-Feststoffbatterie selbst. Durch systematische Untersuchungen sollen die relevanten Leistungsdaten ermittelt, sowie die Basis für eine kompetente Beurteilung möglicher Anwendungsbereiche geschaffen werden.
Starke Partner:innen
Der neue Ansatz wird gemeinsam mit leistungsstarken Partner:innen aus Wissenschaft und Industrie erarbeitet. Zu diesen gehören das Helmholtz-Institut Münster (HI MS; IEK-12) des Forschungszentrums Jülich, das MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster, die Humboldt-Universität Berlin, die Justus-Liebig-Universität Gießen, das Bayerische Zentrum für Batterietechnik der Universität Bayreuth sowie der Forschungs- und Entwicklungsdienstleister Wolfram Chemie GmbH. Zudem begleiten die BASF SE, E-Lyte und K+S das Projekt.