Forschende der Hochschule Aalen verfolgen das Ziel, ressourcenschonende Batterien aus Holzabfällen herzustellen. Bildrechte: Frida Akulova/ Hochschule Aalen

Wissen-News Forschende entwickeln ressourcenschonende Batterien aus Holzabfällen

01. Dezember 2023, 17:09 Uhr

Natrium-Ionen-Batterien funktionieren grob ähnlich wie Lithium-Ionen-Batterien, könnten allerdings künftig mit Kohlenstoff nachhaltigen Ursprungs betrieben werden. Ein neues Forschungsprojekt der Hochschule Aalen will die benötigten Hard Carbons optimieren.

Ein neues Projekt der Hochschule Aalen forscht an Natrium-Ionen-Batterien. Diese sollen längerfristig eine Alternative zu den verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien darstellen. Letztere sind zwar leistungsfähig, basieren aber auf Ressourcen, die nur begrenzt verfügbar sind. Ganz neu sind Natrium-Ionen-Batterien an sich nicht, in China ist bereits ein Natrium-Akku auf dem Markt. Mit den herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien können sie in der Regel aber leistungsmäßig noch nicht mithalten, obwohl beide Batterien grundsätzlich auf ein ähnliches Wirkprinzip setzen.

Ein spezielles Aufschlussverfahren soll gleiche Materialqualität sichern

In Natrium-Ionen-Batterien werden meist harte Kohlenstoffe (Hard Carbons) genutzt, die sich wiederum aus pflanzlichen Stoffen wie beispielsweise Holzabfällen gewinnen lassen. Genutzt wird hier die thermische Spaltung der Abfälle, eine sogenannte Pyrolyse. Weil Holzabfälle aber ein Naturprodukt sind und somit nicht immer gleich, gibt es derzeit noch starke Eigenschaftsschwankungen. Das Projekt "HANa" (Hoch performante Anodenmaterialien für ressourcenschonende Na-Ionen-Batterien auf Basis von Lignin und Hemicellulose aus Laub- und Nadelholzabfällen) soll dieses Problem lösen und Holzabfälle für die Nutzung in Natrium-Ionen-Batterien besser verfügbar machen. Mit einem neuen Holzaufschlussverfahren werden aus Holzabfällen die Bestandteile Lignin und Hemicellulose mit definierten Eigenschaften gewonnen. Diese sollen dann anschließend zu harten Kohlenstoffen pyrolysiert werden und eine gleichbleibend hohe Qualität aufweisen – mit nur geringen Schwankungen. Das ist das Ziel des Projektes, das Anfang 2024 startet.

Auch das Recycling einer solchen Batterie – bislang bei Lithium-Ionen-Batterien ebenfalls problematisch – könnte besser funktionieren. Immerhin enthalten die Zellen weder Kupfer noch Cobalt. Eisen und Aluminium sind aber weiterhin Bestandteile und müssten nachträglich verwertet werden. Das Fraunhofer-Institut sieht in Natrium-Ionen-Batterien auch eine Möglichkeit, E-Autos künftig preiswerter zu produzieren – besonders vor dem Hintergrund, dass die begrenzt vorhandenen Rohstoffe für herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien künftig knapper und somit teurer werden dürften.

Links

Einen Hintergrund zum Thema Natrium-Akku gibt es hier auf den Seiten des Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS.

iz