Die nächste Generation Energiespeicher

TU Darmstadt: EU fördert Projekt „SIMBA“ mit acht Millionen Euro

13.11.2020

Ein Konsortium unter Leitung der TU geht neue Wege zur nachhaltigen Energiespeicherung. Das Projekt „SIMBA“ strebt die Entwicklung einer sicheren, kostengünstigen und umweltschonenden Natrium-Festkörperbatterie für den stationären Einsatz an, die ein wesentliches Problem der Energiewende lösen helfen könnte. Die EU fördert nach einer kompetitiven Ausschreibung SIMBA mit acht Millionen Euro im Rahmen des „Horizon 2020“-Programms.

Klimatisierte Teststation für elektrochemische Untersuchungen: Die Elektroden in den blauen Zellen bestehen aus neuartigen Batteriematerialien.

Das Projekt SIMBA („Sodium-Ion and sodium Metal Batteries for efficient and sustainable next-generation energy storage“) wird von einem internationalen Konsortium getragen und am Institut für Materialwissenschaft der TU Darmstadt von Professor Ralf Riedel und Dr. Magdalena Graczyk-Zajac koordiniert. Es nimmt ein zentrales Problem der Nutzung von erneuerbaren Energien in den Fokus: Sie sind prinzipiell unerschöpflich, jedoch nicht zu jedem Zeitpunkt in gleicher Menge verfügbar. Eine verlässliche Nutzung setzt effiziente und wirtschaftliche Energiespeichertechnologien zur Netzstabilisation voraus. Die erfolgversprechendste Lösung stellen inzwischen elektrochemische Energiespeichersysteme dar.

Unter den verfügbaren Batteriesystemen weist die Natrium-Ionen-Technologie ein hohes Potenzial auf, zur nächsten Generation kostengünstiger und umweltfreundlicher elektrochemischer Energiespeichersysteme für stationäre Energiespeicheranwendungen zu werden.

Das SIMBA-Konsortium strebt die Entwicklung einer sicheren und kostengünstigen Natrium-Festkörperbatterie für stationäre Anwendungen an. Kritische Rohstoffe sollen weitgehend durch nachhaltige, recyclingfähige Batteriematerialien ersetzt werden. Auf diese Weise lassen sich Versorgungsrisiken sowie Umweltbelastungen einschränken, die derzeit beispielsweise die Lithium-Ionen-Technologie mit sich bringt. Das neuartige Konzept basiert auf der Integration einer Natrium-Metall-Elektrode innerhalb eines natriumfreien hochporösen Trägers als Anode, mit einem leitfähigen Festelektrolyt und einem innovativen, Eisen-basierten Kathodenmaterial. Mittels Design und Modellierung von Grenzflächen zwischen Elektroden und Elektrolyt, unterstützt von einem gründlichen Verständnis der Speicher- und Transportmechanismen innerhalb des Festkörpersystems, geht SIMBA über den traditionellen, Lithion-Ionen-basierten Ansatz hinaus.

Professor Ralf Riedel und Dr. Magdalena Graczyk-Zajac vom Fachbereich Material- und Geowissenschaften

Im Rahmen des SIMBA-Konsortiums wird ein interdisziplinäres Team der TU Darmstadt innovative Anodenmaterialien für Natrium-Ionenbatterien erforschen und entwickeln (verantwortlich: Prof. Ralf Riedel, Fachbereich Material- und Geowissenschaften) sowie Transportphänomene in den Materialien und Grenzflächen experimentell mittels in-situ Festkörper-NMR (Kernspinresonanz) untersuchen (Prof. Gerd Buntkowsky, Fachbereich Chemie), unterstützt durch Computersimulationen der Materialmodifizierung und -eigenschaften anhand atomistischer Modellierung (Prof. Karsten Albe, Fachbereich Material- und Geowissenschaften).

Weitere Mitglieder sind das Karlsruher Institut für Technologie – Helmholtz-Institut Ulm, University of Birmingham, University of Warwick, Uppsala University, das Forschungsinstitut CEA, das Institut für Energie Technologie IFE, Fraunhofer ISE, die Slowakische Akademie der Wissenschaften und verschiedene Industriepartner. Ein Beratungsgremium aus der Industrie wird das Konsortium bei der Implementierung der innovativen Natrium Festkörper-Batterien unterstützen.

Hintergrund

Das Projekt SIMBA wird über den Horizon 2020-Call „LC.BAT-8-2020: Batterien der nächsten Generation zur stationären Energiespeicherung“ („Building a Low-Carbon, Climate Resilient Future: Next-Generation Batteries“) gefördert. SIMBA startet am 1. Januar 2021 und läuft über 42 Monate.

Das Projekt wird von der Europäischen Union gefördert (Grant Agreement N. 963542).

sip