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Nachhaltige Akkus Lignin als umweltfreundliches Wundermittel der Batterietechnologie

Von Susanne Braun 1 min Lesedauer

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Um den verlässlichen Umstieg auf eine Gesellschaft gewährleisten zu können, die sich allein aus erneuerbaren Energien erhält, werden noch viele Energiespeicher benötigt. Diese basieren auf Li-Ionen und zunehmend auf Na-Ionen. Die Fraunhofer-Gesellschaft und Partner setzen dabei auf Lignin.

Hard Carbon, gewonnen aus Lignin, einem Nebenprodukt der Holzindustrie, bildet die Basis für die Elektrode der Thüringer Wald-Batterie.(Bild: Fraunhofer IKTS)
Hard Carbon, gewonnen aus Lignin, einem Nebenprodukt der Holzindustrie, bildet die Basis für die Elektrode der Thüringer Wald-Batterie.
(Bild: Fraunhofer IKTS)

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena entwickeln im Projekt „ThüNaBsE“ (Thüringer Natrium-Ionen-Batterie für die skalierbare Energiespeicherung) eine Natrium-Ionen-Batterie, bei der das Elektrodenmaterial aus Lignin-Abfällen der Holz- und Zellstoffindustrie gewonnen wird. Das Ziel ist dabei klar, nämlich die Produktion von kostengünstigeren, nachhaltigeren und ressourcenunabhängigeren Energiespeichern.

Im Rahmen des Projekts wird das Biopolymer Lignin, Hauptbestandteil von Holz, der ihm seine Stabilität verleiht, thermisch in Hard Carbon umgewandelt und als negativer Elektrodenwerkstoff für Natrium-Ionen-Batterien verwendet. 

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Die Struktur dieses harten Kohlenstoffs eignet sich, um Natrium-Ionen reversibel, also umkehrbar, zu speichern. Dieses sogenannte Hard Carbon bietet eine hohe elektrochemische Leistung, gute Zyklenstabilität und geringe Anschaffungskosten, insbesondere wenn es aus nachhaltigen Rohstoffen gewonnen wird, erklärt Dr. Cornelius Dirksen von Fraunhofer IKTS.

 „Wir wollen in der Wertschöpfungskette auf kritische Metalle wie Lithium, Kobalt und Nickel in Batterien verzichten. Zudem möchten wir den Fluoranteil in Elektroden und Elektrolyt möglichst niedrig halten und erproben, inwiefern er sich komplett vermeiden lässt. Kern des Vorhabens ist aber die Verarbeitung von lokal verfügbarem, hochwertigem Lignin zu leistungsfähigen Elektroden in unseren Natrium-Ionen-Batterien“, sagt Dr. Lukas Medenbach, Wissenschaftler am Fraunhofer IKTS.

Die Forschung erreichte bereits kleine Demonstrator-Zellen und validiert das Konzept unter realitätsnahen Bedingungen. Damit will das Konsortium nach Projektabschluss den Schritt vom Labor zur Skalierung gehen. Für die Energiewende bedeutet dies einen Ansatz, der Nachhaltigkeit, Kostenreduktion und regionale Wertschöpfung miteinander verbindet. Die fertig entwickelte Batterie könnte als stationärer oder mobiler Speicher dort eingesetzt werden, wo keine schnellen Ladezeiten erforderlich sind. (sb)

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