Neue Aluminium-Ionen-Zellchemie auf dem Batterieprüfstand

Zum Ausbau einer nachhaltigen Stromversorgung bei zunehmender Elektrifizierung von Verkehr, Industrieprozessen und Gebäudeheizungen bedarf es effizienter Stromspeicher. Neben dem Speichern großer Energiemengen, beispielsweise für einen Tag-/Nacht- oder Jahreszeitenausgleich, ist eine Stabilisierung des Stromnetzes durch die hochdynamische Glättung von Lastspitzen unerlässlich. Sensible Bereiche in Industrie, Gewerbe und Infrastruktur profitieren insbesondere von unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV). Für derartige wartungsarme stationäre Anwendungen eignet sich die neue Aluminium-Ionen-Batterie aufgrund ihrer hervorragenden Zyklenfestigkeit und Leistungsdichte. Verglichen mit den derzeit kommerziell verfügbaren Batterietechnologien, z.B. auf Lithium- oder Bleibasis, ist die AIB eine zukunftsfähige Alternative: sie bietet klare Vorteile hinsichtlich der Kosten, Rohstoffverfügbarkeit und Umweltbilanz.

Von der Forschung zur Praxis und wieder zurück: Anforderungsgetriebene Materialentwicklung

Im 2025 erfolgreich beendeten Projekt INNOBATT wurden kleinformatige AIB-Zellen im Pouchzellformat gefertigt und in einen Systemdemonstrator integriert. Dieser wichtige Schritt des Demonstratorbetriebs ermöglicht Rückschlüsse auf die tatsächliche Performance der neuen Zelltechnologie, denn erst die Skalierung auf Batteriemodule legt Verbesserungspotenziale für die Pouchzellen auf Materialebene offen. Daraus ergibt sich das Gesamtziel des Folgeprojekts SALSA: Die Entwicklung neuer skalierbarer Materialien für wiederaufladbare AIB mit Fokus auf Verbesserung der Leistungsdichte, Energieeffizienz und Zyklenfestigkeit. Der Einsatz von operando-Analytik sorgt hierbei für das nötige Grundlagenverständnis der Mechanismen. Anhand genormter Batterieprüfverfahren sollen insbesondere die spezifischen Einsatzmöglichkeiten der AIB für eine USV praxisnah erprobt werden. Auch aus diesen Tests ergibt sich eine Feedbackschleife aus der Anwendung direkt zurück zur Materialentwicklung.

Das Projekt SALSA kann direkt auf die Erkenntnisse aus Vorgängerprojekten wie INNOBATT aufbauen. So sind bereits zum Projektauftakt AIB-Zellen bzw. Module mit Standarlebensdauer verfügbar. Diese Module werden unter anwendungsnahen Belastungs- und Umgebungsbedingungen getestet. Im Projektverlauf kommen mindestens drei unterschiedliche Entwicklungsstufen der Module auf den Prüfstand, um die Aktiv- und Passivmaterialien fortlaufend in einem iterativen Prozess zu verbessern. Das ermöglicht die Weiterentwicklung der Aktiv- und Passivmaterialien parallel zur Validierung. Die Zusammensetzung des Konsortiums mit Kompetenzen aus den Bereichen Materialentwicklung und Oberflächenmodifikation, Testzellentwicklung sowie Batterieherstellung und Evaluation erlaubt sowohl die Weiterentwicklung der AIB-Zellchemie durch wissensbasierte Materialforschung als auch die Validierung dieser Technologie in konkreten anwendungsnahen Prüfverfahren.

SALSA-Projektkonsortium und Förderhinweis

Das Projektkonsortium SALSA umfasst vier Industriepartner: HOPPECKE Batterien GmbH & Co. KG als Konsortialführer, EL-CELL GmbH, IoLiTec Ionic Liquids Technologies GmbH und SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH. Auf akademisch-wissenschaftlicher Seite beteiligen sich die TU Bergakademie Freiberg (Institut für Anorganische Chemie), die TU Clausthal (Forschungszentrum Energiespeichertechnologien) sowie die Fraunhofer-Gesellschaft mit den Instituten Fraunhofer IISB / Fraunhofer THM und Fraunhofer IAP. SALSA wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) im Rahmen des Bereichs Stromnetze und Stromspeicher gefördert und läuft von 01.08.2025 – 31.07.2028.