Am 9. April 2026 hat das MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster einen bedeutenden technologischen Fortschritt verzeichnet. Das Zentrum hat ein hochmodernes Orbitrap-Massenspektrometer installiert, um die Analysefähigkeiten im Bereich der Batterieforschung zu erweitern. Neben dem Orbitrap wurde auch ein induktiv gekoppeltes Plasma-Flugzeit-Massenspektrometer (ICP-TOF-MS) angeschafft. Diese neuen Geräte zielen darauf ab, die chemischen Prozesse innerhalb von Batterien präziser zu untersuchen.
Initiative und Finanzierung sind Teil des Projekts „AUForPro – Analytik zur Unterstützung der Lithium-Ionen-Batterie-Forschung, -Produktion und des Recyclings“, das mit mehreren Millionen Euro von der EU und dem Land Nordrhein-Westfalen gefördert wird. Dr. Sascha Nowak, der Leiter des Forschungsbereichs Analytik & Umwelt, betont die Innovationskraft des Instituts und die Wichtigkeit der neuen Technologien. Diese ermöglichen nun gezielte Untersuchungen von Einzelpartikeln in Batteriematerialien und eine detaillierte Analyse von sowohl gewünschten als auch unerwünschten Prozessen, wie etwa der Solid Electrolyte Interphase (SEI).
Forschung zu Batterien und deren Leistungsfähigkeit
Die neuen Massenspektrometer sind in der Lage, Alterungsprozesse in Batterien präziser zu analysieren. Dadurch können die Auswirkungen solcher Prozesse verringert oder sogar vermieden werden. Das Orbitrap-Massenspektrometer dient speziell zur Entschlüsselung komplexer Molekülstrukturen, was besonders für die Verbesserung der Stabilität und Leistungsfähigkeit von Batterien essenziell ist. Ergänzend dazu zeigt die MALDI-Option die Verteilung von Molekülen auf Oberflächen, wie etwa auf Elektroden, und trägt so zur Entwicklung leistungsfähigerer Batterien bei.
Ein weiterer wichtiger Forschungsbereich betrifft die Lithium-Schwefel-Technologie. Laut Fraunhofer IWS haben aktuelle Lithium-Schwefel-Zellen begrenzte Zyklenzahlen aufgrund von löslichen Polysulfiden. Diese führen zu Materialverlusten und beeinträchtigen die Zyklenstabilität. Um diesem Problem entgegenzuwirken, wird an einem alternativen Konzept gearbeitet, das eine direkte Umwandlung von Schwefel zu festem Lithiumsulfid ohne flüssigen Elektrolyten vorsieht.
Energiepotenziale und industrielle Anwendungen
Erste Laborergebnisse zeigen vielversprechende Potenziale, mit spezifischen Energiedichten von über 600 Wattstunden pro Kilogramm verbunden mit stabilen Zykleneigenschaften. Diese neuen Zellen könnten somit mehr als doppelt so viel Energie pro Kilogramm speichern wie etablierte Lithium-Ionen-Batterien. Im Projekt AnSiLiS wird eine innovative Schwefel-Kohlenstoff-Kompositkathode entwickelt. Diese wird kombiniert mit einer dünnen Lithium-Metall-Anode und einem hybriden Elektrolytsystem.
Zusätzlich zum Arbeitsprozess in der Grundlagenforschung wird das Helmholtz-Zentrum Berlin seine Expertise in Operando-Analytik und 3D-Tomographie einbringen. Um die Stabilität und Kompatibilität der neu entwickelten Zellen zu bewerten, kommen molekulardynamische Simulationen zum Einsatz. Zudem arbeitet das EU-Projekt TALISSMAN an der industriellen Skalierung der neuen Technologien, mit dem Ziel, Energiedichten bis zu 550 Wattstunden pro Kilogramm zu erreichen und die Herstellungskosten auf unter 75 Euro pro Kilowattstunde zu senken.
Die Fertigung dieser neuartigen Zellen erfolgt im Advanced Battery Technology Center (ABTC) in Dresden, wo eine flexible Linie für die Elektrodenherstellung existiert. Damit wird nicht nur die Forschung vorangetrieben, sondern auch der Technologietransfer zu Industriepartnern beschleunigt. Anwendungsfelder für diese neuen Technologien sind vielfältig und reichen von der Luftfahrt über unbemannte Flugsysteme bis hin zu tragbaren Energiespeichern, die hohe Anforderungen an Leistung und Gewicht stellen.
Insgesamt zeigt sich, dass die Forschung an Batterietechnologien in Deutschland, sowohl an der Universität Münster als auch in Kooperationen mit Einrichtungen wie dem Fraunhofer IWS, einen bedeutenden Fortschritt in der Energieforschung und –entwicklung darstellt.