HyNIB – Neuartige Hybridfestelektrolyte für Natriumionenbatterien

Im Zentrum dieser Forschergruppe steht das Thema „Neuartige Hybridfestelektrolyte für Natrium­ionenbatterien (Hy-NIB)“. Dabei wird die Expertise von vier verschiedenen Arbeitsgruppen in den Bereichen Natriumionenbatterien (AG Adelhelm), Polymere für Batterieanwendungen (AG Schubert), ionenleitfähige Keramiken (AG Stelter, über Anbindung Fraunhofer IKTS Hermsdorf) sowie nichtkristallinen Materialien und Materialsynthese (AG Wondraczek) aufgegriffen. Primäres Ziel ist die Präparation und Charakterisierung von natriumionenleitenden Hybridfestelektrolyten, welche auf einem Komposit bestehend aus Polymermatrix mit dispergierter Keramikphase basieren und für den Einsatzbereich bis 65 °C vorgesehen sind. Der Hybridansatz soll dabei die Vorteile polymerer und keramischer Festelektrolyte kombinieren und gleichzeitig derzeitige Schwierigkeiten der einzelnen Systeme umgehen. Rein keramische Elektrolyte zeigen hohe Leitfähigkeiten, sind aufgrund ihrer Sprödigkeit bisher aber nur schwer prozessierbar. Rein polymere Elektrolyte können aufgrund ihrer unzureichenden Leitfähigkeit bisher nicht bei Raumtemperatur eingesetzt werden. Beiden gemeinsam aber ist ein höheres Maß an Betriebssicherheit im Vergleich zu konventionellen Flüssigelektrolyten. Mit dem Fokus auf Natriumionenbatterien wird zugleich ein noch sehr neues Forschungsfeld erschlossen. Mögliche Vorteile gegenüber der bereits wesentlich genauer untersuchten Lithiumionen­technologie liegen in der wesentlich besseren Verfügbarkeit des Elements (Preis), der geringeren Ionenfeldstärke (geringere Polarisation der chemischen Umgebung), dem Vorhanden­sein keramischer Festelektrolyte mit besonders günstigen Gesamteigenschaften (beta-Aluminat, Nasicon) sowie die bessere Verformbarkeit des Metalls. Mit Blick auf die An­wendung ist der Einsatz von Natriumionenbatterien insbesondere für stationäre Energie­speicher mit hoher Speicherdichte interessant.