Batterietechnologien

Batterietechnologien umfassen Systeme zur reversiblen Speicherung elektrischer Energie, die elektrochemische Reaktionen nutzen. Sie ermöglichen Energiespeicherung in Mobilgeräten, Elektrofahrzeugen und stationären Anwendungen und unterscheiden sich durch ihre chemische Zusammensetzung, den Zellbau, das Temperaturverhalten und die Kosten.

Zu den zentralen Chemien gehören Blei-Säure, Nickel-Metallhydrid (NiMH) und Lithium-Ionen, einschließlich Varianten wie LFP, NMC und NCA. Ergänzend werden Natrium-Ionen-, Zink-Luft- und Redox-Flow-Batterien erforscht. Jede Technologie hat spezifische Vor- und Nachteile: Blei-Säure ist kostengünstig und robust, aber schwer und gering in der Energiedichte; Lithium-Ionen bietet hohe Energiedichte, erfordert Sicherheits- und Temperaturmanagement; Festkörperbatterien versprechen bessere Sicherheit und Lebensdauer, hängen aber von Fertigungstechnologien ab. Flow- und Zink-Luft-Systeme eignen sich vorwiegend für stationäre Anwendungen.

Wichtige Kennzahlen sind Energiedichte, Leistungsdichte, Lebensdauer, Temperaturtoleranz, Sicherheit und Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde. Das optimale Gleichgewicht hängt von Anwendung, Lebensdauer und Systemintegration ab. Batteriemanagementsysteme regeln Ladung, Entladung, Temperatur und Sicherheit, während Normen und Tests Standardsicherheit gewährleisten.

Anwendungen reichen von mobilen Geräten über Fahrzeuge bis zu netzgebundenen Speichern für erneuerbare Energiesysteme. Umweltaspekte umfassen Rohstoffbeschaffung, Recycling und Zweitnutzung. Recyclingquoten steigen, um Rohstoffe zurückzugewinnen und Umweltbelastungen zu senken. Sicherheitsaspekte betreffen Überhitzung, Brandschutz und Betriebssicherheit.

In Forschung und Industrie arbeiten Fachkreise an Festkörperbatterien, Lithium-Sauerstoff, Natrium- oder Magnesium-basierten Systemen sowie Optimierungen von Elektroden, Elektrolyten und Produktionsprozessen. Ziele sind höhere Energiedichte, geringere Kosten, verbesserte Sicherheit und eine skalierbare, nachhaltige Versorgungskette.