Energiespeicher Auf dem Weg zur Batterie der Zukunft

Chemiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurden mit dem Thüringer Forschungspreis 2017 für Angewandte Forschung ausgezeichnet. Den Preis erhielten die Forscher für die Entwicklung einer neuartigen Redox-Flow-Batterie auf Basis von Polymeren und einer ungefährlichen Kochsalzlösung.

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Friedrich-Schiller-Universität Jena

Für die Arbeit an der Batterie der Zukunft und verwandte Forschungen hat die Universität Jena – gefördert von Bund und Land sowie in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) – eigens das Zentrum für Energie und Umweltchemie (CEEC Jena) gegründet.

Ein Team um Prof. Dr. Ulrich Schubert hat dort seit Längerem eine neuartige Redox-Flow-Batterie auf Basis von Polymeren und einer ungefährlichen Kochsalzlösung entwickelt. Diese patentierte „Kunststoff-Batterie“ könne nachhaltig produziert werden, sei langlebig und aus umweltfreundlichen Materialien gefertigt.

Mit 25.000 Euro dotierter Preis

Für ihre Innovation wurden Schubert, Dr. Martin Hager und Tobias Janoschka mit dem Thüringer Forschungspreis 2017 in der Kategorie „Angewandte Forschung“ ausgezeichnet. Der Preis ist mit 25.000 Euro dotiert. Thüringens Wissenschaftsminister Wolfgang Tiefensee übergab den Preis an die drei Chemiker der Friedrich-Schiller-Universität, die damit seit 1998 jedes Jahr mindestens einen Sieger oder ein Siegerteam beim Thüringer Forschungspreis stellt.

Infrastruktur als Grundlage

„Dieser Preis ist für uns erneute Motivation, unsere Energiespeicherforschung mit voller Kraft fortzusetzen“, freut sich Schubert. „Außerdem beweist die Auszeichnung, dass das Land, das uns vor allem durch das Forschungsgebäude CEEC I sehr gefördert hat und im Rahmen des Innovationszentrums CEEC Jena weiter fördern wird, weiterhin zu unserem Konzept steht, organische Batterien zu entwickeln und nach Möglichkeit auch zu kommerzialisieren. Wir wissen, dass diese Entwicklung nur durch die bereitgestellte Infrastruktur möglich wurde. Für die Weiterentwicklung der Prototypen benötigen wir aber zusätzliche räumliche Kapazitäten, entsprechend den Planungen für die Gebäude CEEC Jena II sowie das Anwendungszentrum CEEC Jena“, erklärt der Zentrumsdirektor.

Erste Prototypen entwickelt

Auch wenn die international beachteten Forschungsergebnisse der Jenaer Chemiker bereits in Prototypen transferiert wurden, ist für eine wirtschaftliche Umsetzung noch einiges zu leisten – in der Forschung wie in der Vermarktung, wofür eigens die Firma Jena-Batteries aus der Universität ausgegründet wurde. Hier werde in enger Zusammenarbeit mit der Universität und weiteren Partnern an der Weiterentwicklung und Optimierung der Energiespeicher gearbeitet.

Wirtschaftliche Nutzung als Ziel

„Es gibt eine Vielzahl potenzieller Anwendungen für unsere Polymer-Redox-Flow-Batterien“, sagt Schubert. „Je schneller wir unsere Forschungen intensivieren sowie mehr Prototypen testen können, umso größer ist die Chance, dass unsere umweltschonenden Energiespeicher auch wirtschaftlich genutzt werden können und damit Wissenschafts- wie Wirtschaftsstandort stärken. Zusätzlich gibt es auch noch eine Reihe anderer Ideen, weitere metallfreie Batterien zu entwickeln.“

Organische Materialien ersetzen Anorganische

„Organische Batterien sind im Zeitalter von immer knapper werdenden Ressourcen eine hervorragende Alternative, elektrische Energie zu speichern“, meint Schubert. Die Aktivmaterialien der Jenaer Batterien bestehen aus Kunststoff, genauer aus organischen Polymeren. Hierdurch könnten potenziell knappe anorganische Aktivmaterialien – beispielsweise Vanadium – ersetzt werden.

Batterien für intelligente Verpackungen

Neben dem Einsatz von organischen Polymeren als Aktivmaterial in großvolumigen Redox-Flow-Batterien könnten Polymere aufgrund der einfachen Verarbeitungsmethoden, wie Druckverfahren, auch für dünne, flexible „Folienbatterien“ genutzt werden. Diese gedruckten Batterien seien prinzipiell für intelligente Verpackungen, Kleidung oder auch solare Batterien geeignet.

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