Forschung an Magnesiumbatterien

Neue Batteriegeneration mit Magnesium

In der Batterieforschung, einer der Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität, verfolgen Wissenschaftler einen vielversprechenden Ansatz: Magnesium als Anodenmaterial. Energiespeicher könnten damit leistungsfähiger, sicherer und günstiger werden.

Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Ulm forschen an einer neuen Batteriegeneration. Während derzeit Lithium als Anodenmaterial erste Wahl ist, setzen die Forscher nun auf Magnesium. Erster großer Vorteil: Magnesium kommt auf der Erde etwa 3000 Mal häufiger vor als Lithium. Zudem ist es weniger reaktionsfreudig als das Alkalimetall, was der Sicherheit zugute käme.

Helmholtz-Institut Ulm (HIU)
Das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) wurde vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in Kooperation mit der Universität Ulm und den assoziierten Partnern Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) zur Erforschung und Entwicklung elektrochemischer Batteriekonzepte gegründet.

Außerdem bilden sich an Magnesium-Anoden keine Dendrite. Solche elektrochemischen Ablagerungen an den Elektroden können bei Lithiumionen-Batterien nadelartige Strukturen bilden und Störungen oder Kurzschlüsse verursachen. »Bei Magnesium gibt es keine vergleichbaren Prozesse. Deshalb können wir Magnesium in metallischer Form verwenden und so die sehr hohe Speicherkapazität des Metalls direkt nutzen. Das steigert die Leistungsfähigkeit der Batterie«, so Dr. Zhirong Zhao-Karger, die in der Forschungsgruppe Festkörperchemie des HIU die Aktivitäten des neuen Projekts koordiniert.

Ein weiterer Vorteil von Magnesium ist die deutlich bessere Recycelbarkeit. Sollte Europa bei der Entwicklung zügig vorankommen, könnten Magnesiumbatterien dabei helfen, die Dominanz der asiatischen Produzenten von Batteriezellen zu vermindern und eine konkurrenzfähige Batteriefertigung in Europa zu etablieren. »Magnesium ist ein vielversprechendes Material und einer der wichtigsten Kandidaten unserer Post-Lithium-Strategie«, sagt Professor Maximilian Fichtner, der stellvertretende Leiter des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU).

Das größte Problem, das die Wissenschaftler noch lösen müssen, ist die Dauerhaltbarkeit der Magnesiumbatterien.

Foto: Forschende am HIU montieren Magnesiumbatterien unter Argon-Schutzgas. (Laila Tkotz/KIT)

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