PoLi-HyB - Post Lithium Hybridbatterien

Energiespeichersysteme, wie Batterien, ermöglichen es Energie aus erneuerbaren Quellen, wie der Sonnenenergie, effizient zu speichern und jederzeit nach Bedarf zur Verfügung zu stellen. Eine Batterie wandelt chemische Energie in elektrische Energie mittels einer elektrochemischen Reaktion um. Sie besteht aus zwei Elektroden und einem Elektrolyten, der notwendig ist, damit die elektrochemische Reaktion stattfinden kann. Wie viel Energie in einer einzelnen Batteriezelle gespeichert werden kann, hängt davon ab, welche chemischen Elemente/Verbindungen in den Elektroden und dem Elektrolyten enthalten sind. Eine sehr bekannte und bereits etablierte Batterie ist die Lithium-Ionen-Batterie. Lithium bzw. Lithium- Ionen bieten aufgrund ihrer Eigenschaften, wie Größe oder Masse, gute Eigenschaften um in einer Batterie eingesetzt und hohe Energiedichten erzielen zu können. Allerdings ist die Menge an Lithium, die wir weltweit zur Verfügung haben, begrenzt. Darüber hinaus ist der Abbau meist umweltschädlich und durch die hohe Reaktivität von Lithium mit anderen Stoffen teilweise auch gefährlich. Neben Lithium zeigen aber auch andere Elemente, wie Natrium oder Magnesium die höhere Verfügbarkeiten auf der Erde haben, vielversprechende Eigenschaften, um in einer Batterie eingesetzt werden zu können. Allerdings zeigt jede der möglichen Alternativen unterschiedliche Nachteile gegenüber Lithium, insbesondere eine Verringerung der Energiedichte. Eine Mischung aus verschiedenen Elementen bzw. Ionen in einer sogenannten Hybrid Batterie, kann es ermöglichen, die unterschiedlichen Vorteile dieser Ionen zu nutzen, um damit auch weiterhin hohe Energiedichten erzielen zu können und gleichzeitig gefahrlose Elektrolyte einzusetzen, sodass umweltfreundlichere und sicherere Batterien gebaut werden können. Aus diesen Gründen wird im Projekt Post-Lithium Hybrid Batterien an Batterien geforscht, die kein bzw. nahezu kein Lithium, sondern z.B. Natrium und Magnesium, enthalten und trotzdem vielversprechende Eigenschaften, wie hohe Energiedichten, besitzen. Zudem werden für den Elektrolyten ungefährliche Substanzen, wie beispielsweise Wasser, verwendet, um gefährliche Nebenreaktionen zu vermindern oder gar zu vermeiden. Um diese Art von Batterie bauen zu können, ist die Untersuchung der eingesetzten chemischen Elemente/Verbindungen essenziell und wie sie sich in einer Batterie während des Lade- und Entladevorgangs verändern. Neben der Auswahl und Herstellung der Elektroden- und des Elektrolytmaterial werden in diesem Projekt verschiedenste Kombinationen analysiert, um Batterien maßgeschneidert nach deren Anwendung bauen zu können. Das tiefere Verständnis für den Mechanismus in einer Hybrid Batterie kann darüber hinaus auch für andere Bereiche, wie z.B. bei der Meerwasserentsalzung, zu neuen Erkenntnissen führen. Bei diesem Verfahren müssen verschiedene Salze abgetrennt werden, weshalb das Verständnis wie diese Salze/Ionen mit- und aufeinander wirken von Bedeutung ist.