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Batterien und Solarzellen: Elektrische Energie für die Zukunft


v.L.n.R.: Daniel Krautzer und Michael Liebminger (SFG), Karlheinz Rink (IV), Prof. Martin Wilkening (ICTM)

Veranstaltung am Institut für Chemische Technologie von Materialien


Organisiert von der Steirischen Wirtschaftsförderungsgesellschaft SFG und der Industriellenvereinigung Steiermark konnten sich am 27. Februar 2019 im Rahmen der Veranstaltungsreihe "Enabling Space" über 75 TeilnehmerInnen einen Überblick über aktuelle Forschungsthemen zu den Bereichen Batterien und Solarzellen verschaffen. Gastgeber war das Institut für Chemische Technologie von Materialien (ICTM) – eines der größten und ältesten materialwissenschaftlichen Institute der TU Graz (TUG). Das ICTM verknüpft moderne Festkörperchemie mit innvovativer Polymerchemie und setzt Forschungsakzente in den Bereichen Energiespeicherung und -konversion.

Mobile und stationäre Energiespeicher, die elektrische Energie aus Windkraftwerken, Solaranlagen oder Wasserkraftwerken speichern, werden für uns in Zukunft unverzichtbar sein, um sparsamer mit fossilen Brennstoffen umgehen zu können. Batterien, die Lithiumionen als Ladungsträger verwenden, sind derzeit die Speicher mit der größten Flexibilität und höchsten Energiedichte, die in Bereichen der Kommunikation, des Verkehrs, der Sensorik und der Medizin eingesetzt werden. In puncto Sicherheit bieten Festkörperbatterien mit einem keramischen Elektrolyten Vorteile; sie widerstehen höheren Temperaturen und sind weniger anfällig für sogenannte thermal runaways.

Zu Beginn der Veranstaltung konnten die Besucher in mehreren Laboren des ICTM sehen, mit welchen Messmethoden Materialien für Batterien und Solarzellen untersucht werden. Das ICTM bietet eine sehr breite Palette an Verfahren an, mit denen die chemischen, strukturellen und physikalisch-chemischen Eigenschaften solcher Materialien von Grund auf unter die Lupe genommen werden. Insbesondere dienen Lithium-Kernresonanzmessungen dazu, atomare Strukturänderungen der Batteriematerialien während des Ladens und Entladens sichtbar zu machen.

Nach dem anschließenden Überblicksvortrag von Prof. Wilkening und Prof. Trimmel im Ulrich-Santner-Hörsaal des neuen Chemiegebäudes der TUG wurden die Teilnehmer zu vier Thementischen eingeladen. Über Möglichkeiten und Grenzen von Batterien im Allgemeinen − sowie der Gefahr Nachhaltigkeit und Recycling zu vernachlässigen − konnten sie mit Prof. Wilkening diskutieren. Am ICTM werden vor allem Materialien mit gut verfügbaren chemischen Elementen untersucht, um Batterien langfristig gute Perspektiven zu verschaffen. Der von Dr. Rettenwander moderierte Thementisch befasste sich mit den Werkzeugen, um die Mobilität von Li-Ionen in festen, kristallinen Festkörpern weiter zu erhöhen, so dass Leitfähigkeiten erreicht werden, die normalerweise nur in Flüssigkeiten zu finden sind. Das ICTM beschäftigt zahlreiche kleine Helfer, genetisch veränderte Viren, um z.B. das Kathodenmaterial Lithiumeisenphosphat, auf ihrer Oberfläche abzuscheiden. Bernhard Gadermaier berichtete in seinem Impulsvortrag, wie sich damit ein stark vernetztes Nanomaterial herstellen lässt, das als Aktivmaterial in Batterien gute Eigenschaften zeigt. Beim vierten Thementisch wurde eine der zahlreichen erfolgreichen Kooperationen des ICTM vorgestellt: die direkte Verschmelzung einer Lithium-Ionenbatterie mit einer Solarzelle. In dem von der FFG geförderten Projekt Solabat forschen Dr. Hanzu und Prof. Trimmel erfolgreich an einer solchen Kombination. Sie diskutierten Trends und Hürden, die zu überwinden sind, um schnell zu technologischen Durchbrüchen zu gelangen.

Für weitere Fragen und Anregungen der TeilnehmerInnen bestand beim anschließenden Networking ausreichend Zeit; das Networking bildete den Ausklang der Veranstaltung.

Weitere Infos zum ICTM auf: https://www.tugraz.at/institutes/ictm/

 

 


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