Mehr Sicherheit, größere Speicherkapazitäten, kürzere Ladezeiten – die Weiterentwicklung von Batterien
ist mit großen Erwartungen verbunden. Dabei gewinnt das Konzept der Festkörperbatterie eine immer größere Bedeutung. Festkörperbatterien kommen ohne
brennbare flüssige Elektrolyte aus und versprechen gegenüber den heute gängigen Lithiumionenbatterien höhere Energiedichten – und damit größere Reichweiten
bei der Elektromobilität – sowie kürzere Ladezeiten.
Um sowohl die Material- als auch die Prozesstechnologie von Festkörperbatterien weiterzuentwickeln, fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) der Kompetenzcluster „FestBatt“ ab September
2018 mit insgesamt rund 16 Millionen Euro für drei Jahre. Beteiligt daran sind 14 wissenschaftliche Einrichtungen: Universitäten – darunter die
Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und die Philipps-Universität Marburg (UMR) –, Helmholtz-Institute
und Institute der Fraunhofer-Gesellschaft. Koordiniert wird der Kompetenzcluster durch das Zentrum für Materialforschung (ZfM) der JLU.
Der Kompetenzcluster „FestBatt“ besteht aus fünf Verbundprojekten: drei Material- und zwei Methodenplattformen. Zu den Zielen der ersten Projektphase gehören
die Herstellung stabiler und hochwertiger Festelektrolyte und deren elektrochemische Charakterisierung. Die Entwicklung von Festkörperbatterien auf
der Basis dieser Elektrolyte steht im Mittelpunkt weiterführender Arbeiten. Mehrere Arbeitsgruppen an der JLU und eine Arbeitsgruppe an der UMR, die
auch im Schwerpunkt „Materialforschung“ des Forschungscampus Mittelhessen zusammenarbeiten, sind im Kompetenzcluster vertreten. Sie werden insgesamt
mit mehr als 3,7 Millionen Euro gefördert.
„Materialien für die Energiewandlung, -speicherung und -einsparung zu entwickeln ist international eines der wichtigsten Arbeitsfelder der Materialforschung
– nicht zuletzt aufgrund der enormen gesellschaftlichen Herausforderungen vor dem Hintergrund der anthropogenen Klimaveränderungen“, so JLU-Präsident
Prof. Dr. Joybrato Mukherjee. „Ich freue mich sehr darüber, dass die besondere Expertise der Gießener Forscherinnen und Forscher in der Festkörperelektrochemie
mit der Koordination des Kompetenzclusters gewürdigt wurde und gratuliere allen beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ganz herzlich
zu diesem großen Erfolg.“
Neben der Koordination des Clusters leiten die Gießener Forscherinnen und Forscher die Arbeit an Festkörperbatterien auf der Basis von speziellen Festelektrolyten
(Lithiumthiophosphaten), die sich durch besonders günstige Eigenschaften auszeichnen. In der Zusammenarbeit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jürgen
Janek und der Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe von Dr. Wolfgang Zeier, beide am Physikalisch-Chemischen Institut der JLU, wurden hierzu in den vergangenen
Jahren sehr wichtige Vorarbeiten geleistet.
Weitere Beiträge wird die Arbeitsgruppe von Prof. Janek zu einer Methodenplattform für die Charakterisierung von Elektroden in Festkörperbatterien leisten.
Auch hier haben die Gießener Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits viel zur Aufklärung der Elektrodenkinetik beigetragen. Ebenfalls an dieser
Methodenplattform beteiligt ist die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Kerstin Volz am Wissenschaftlichen Zentrum für Materialwissenschaften (WZMW) und Fachbereich Physik der Universität Marburg. Sie charakterisiert die in Festkörperbatterien eingesetzten Materialien mit modernsten elektronenmikroskopischen
Methoden.
Am Physikalisch-Chemischen Institut und am Zentrum für Materialforschung (ZfM) der JLU wird in der Arbeitsgruppe um Prof. Janek und in assoziierten Nachwuchsgruppen
seit einigen Jahren intensiv an festen Elektrolyten und deren Einsatz in Festkörperbatterien geforscht. An der Universität Marburg ist die Strukturforschung
am Fachbereich Physik und am Wissenschaftlichen Zentrum für Materialwissenschaften seit Jahren eines der vernetzenden Themen. Dabei bündeln das ZfM
als interdisziplinäres universitäres Forschungszentrum der JLU und das WZMW in Marburg die Aktivitäten aller materialwissenschaftlich arbeitenden Arbeitsgruppen
an den beiden Universitäten. Den beiden Zentren gehören rund 400 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus über 45 Arbeitsgruppen und Nachwuchsgruppen
der Fachgebiete Chemie und Physik an.
