StromspeicherZwei Forschungsprojekte wollen Lithium-Ionen-Batterien verbessern
Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte sehr vielseitig einsetzbar. Sie gelten als eine der Schlüsseltechnologien für die Energiewende, weil sie mit dazu beitragen können, die zeitliche Lücke zwischen Angebot und Nachfrage im Energiesystem zu schließen. Außerdem sind Lithium-Ionen-Akkus meist in Elektrofahrzeugen verbaut.
Eines der Kernprobleme im Zusammenhang mit dieser Art der Energieversorgung ist bislang, dass sich mit der gestiegenen Nachfrage nach Batterien auch der Rohstoffbedarf stark erhöht hat. Lithium, Kobalt und andere Stoffe sind enorm gefragt – aber gerade die Gewinnung von Lithium ist mit großen ökologischen Risiken verbunden.
Damit dieser Punkt nicht zur Kehrseite der Energiewende wird, stellt sich zunehmend die Frage, wie die gebrauchten Batterien sinnvoll recycelt werden können. Ein aktuelles Kooperationsprojekt an der TU Dresden befasst sich damit, wie die nichtmetallischen Komponenten aus Lithium-Ionen-Batterien, also Elektrolyte wie Lithiumsalze, Lösungsmittel und Elektrolytadditive, zurückgewonnen werden können.
Dr. Kai Schwedtmann von der Professur für Anorganische Molekülchemie der TU Dresden, erklärt: "Die Elektrolyte gehen in bisherigen Prozessen größtenteils in Form von thermischer Verwertung oder Downcycling verloren". Allerdings hätten diese Komponenten einen großen Materialwert und seien zudem umweltrelevant. Wenn man die Elektrolyte aus den Lithium-Ionen-Akkus also gut rückgewinnen, effizient aufarbeiten und direkt wiederverwerten könne, würde das zur signifikanten Steigerung der Nachhaltigkeit der Batteriezellfertigung führen, betont Schwedtmann.
Ein anderer vielversprechender Ansatz zur Verbesserung der Umweltbilanz von Batterien kommt vom Hasso-Plattner-Institut in Potsdam. Ein Forscherteam um den KI-Experten Ralf Herbich arbeitet dort daran, Batterien für E-Autos und Laptops länger nutzbar zu machen. Dabei sollen KI-gestützte Steuerungssysteme helfen, indem sie die Lastenverteilung beim Be- und Entladevorgang der Batterien optimieren. Ralf Herbich betont, mit einer besseren Langlebigkeit der Batterien sei am Ende weniger Abbau von Lithium nötig, denn es müssten weniger neue Batteriezellen hergestellt werden. Bis zur Anwendbarkeit der KI in diesem Gebiet seien allerdings noch einige Jahre Forschung nötig – immerhin gilt Künstliche Intelligenz ja auch selbst als Energiefresser. Um sie zu trainieren, sind große Datenmengen und viel elektrische Energie nötig.