Die Elektromobilität kämpft zwar noch darum, so richtig im Mainstream anzukommen. Aber die Suche nach Ersatz für die bisherige Lithium-Ionen-Batterie läuft bereits auf Hochtouren. Ein Hotspot der Forschungen dieser Post-Lithium-Strategie ist Ulm und dort das Helmholtz-Institut (HIU). Dessen stellvertretender Leiter Maximilian Fichtner setzt für die Zukunft auf die Fähigkeiten des Magnesiums. „Solche Batterien könnten die Elektrifizierung der Mobilität und den Ausbau dezentraler Heimspeicher entscheidend voranbringen“, ist der Chemiker überzeugt. Auch Bund und Länder halten diesen Ansatz für vielversprechend: Sie haben gerade die Führung des Exzellenzclusters Post Lithium Storage (POLiS) an das HIU und seine Partner vergeben. In das Forschungsprojekt investiert die öffentliche Hand in den kommenden sieben Jahren rund 50 Millionen Euro.
Ein Akku mit Magnesium als Material für die Anode hätte Fichtners Ansicht nach entscheidende Vorteile: Diese Batterie wäre nicht nur viel sicherer. Ihre Energiedichte wäre auch deutlich höher als bislang. Gleich zehn wissenschaftliche Einrichtungen in Europa haben sich zu einem entsprechenden Forschungsprojekt zusammengetan, das wiederum von der Europäischen Union gefördert wird. Das HIU ist eines davon. Unter dem Namen E-Magic vereinen die Wissenschaftler darin alle Schritte dieser Zukunftstechnologie, von der Grundlagenforschung bis zu den nötigen Prozessen bei einer künftigen Zellproduktion.
Günstiger und feuerfester
Ein Problem hätten die Forscher momentan noch damit, eine lange Lebensdauer für Magnesium-Batterien sicherzustellen, sagt die Ulmer Projektkoordinatorin Zhirong Zhao-Karger. Auf der Positiv-Seite steht die große Leistungsfähigkeit der neuartigen Akkus. Anders als bei Lithium-Ionen-Batterien kommt es hier kaum zu Störungen oder gar gefährlichen Kurzschlüssen an den Elektroden. Magnesium-Batterien fangen also nicht so schnell Feuer wie aktuelle Akkus.
Die Ulmer Wissenschaftler hoffen, mit Magnesium eine Alternative zu Akkus mit Lithium-Ionen zu schaffen. Das Metall kommt auf der Erde 3000-mal so häufig vor wie Lithium.
© Copyright Helmholtz-Institut Ulm
Ein weiterer Pluspunkt für Magnesium: Das Metall kommt auf der Erde 3000-mal so häufig vor wie Lithium und kann zudem einfacher recycelt werden als dieses. Magnesium-Batterien wären also günstiger als Lithium-Ionen-Akkus. Das wiederum würde ihre Verbreitung erleichtern. Der Akku ist bekanntermaßen das teuerste Bauteil in einem E-Auto. Preissenkungen in diesem Bereich wirken sich deshalb gleich massiv auf die Gesamtkosten aus.
Mittel gegen die Dominanz der asiatischen Hersteller?
Die Ulmer Forscher hoffen sogar, dass ihre Untersuchungen Europa in der Batterietechnik endlich ganz nach vorne bringen werden. „Magnesium-Batterien könnten dabei helfen die Dominanz der asiatischen Produzenten von Batteriezellen zu vermindern“, heißt es beim HIU. Voraussetzung wäre aber, dass die Entwicklung der Lithium-Alternative zügig vorankommt und auf dieser Basis dann eine konkurrenzfähige Batterieproduktion in Europa aufgebaut wird. So könnte sich die Industrie hierzulande von der Abhängigkeit lösen, in der sie bislang noch beim Einkauf der dringend benötigten Batterien steckt. Die kommen fast ausschließlich aus China, Korea oder Taiwan. Dabei mithelfen soll das Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe (CELEST), das das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Ulm sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) dieser Tage gegründet haben. Zu dessen Direktor hat die Initiative Fichtner ernannt.
Sollte Europa einmal führend bei der Magnesium-Technik werden, könnte sich dieses Verhältnis umdrehen. Möglicherweise fahren dann auch wieder europäische Firmen in der E-Mobilität vorne mit. In diesem Zukunftsbereich sehen die traditionellen Autounternehmen nämlich bislang eher die Rücklichter ihrer amerikanischen und asiatischen Konkurrenten.