Batene erhält den Max-Planck-Gründungspreis

Bis zu 80 Prozent mehr Energie können Batterien speichern, wenn sie die Technik von Batene nutzen. Das Start-up, das aus dem Max-Planck-Institut für medizinische Forschung heraus gegründet wurde, ersetzt die dünnen Kontaktfolien herkömmlicher Batterien durch Vliese feiner Metalldrähte, batene fleece genannt. Das macht Batterien nicht nur deutlich leistungsfähiger, sondern vereinfacht auch drastisch ihre Produktion und kann daher die Herstellungskosten um bis zu 50 Prozent senken. Auf diese Weise kann die Batene-Technik etwa die Reichweite von E-Autos erhöhen und deren Preis senken. Für die Innovation erhält die Batene GmbH nun den mit 30.000 Euro dotierten Max-Planck-Gründungspreis des Stifterverbandes.

Die Energiewende nicht zuletzt im Verkehr kann nur mit leistungsfähigen Batterien gelingen. Heutige Lithium-Ionen-Batterien sind, gemessen an der Energie, die sie speichern können, jedoch groß und schwer, und sie sind zu teuer. Das liegt unter anderem daran, dass das aktive Speichermaterial der Elektroden die Ladungsträger, nämlich Elektronen und Ionen, schlecht leitet. Daher stapeln sich in Batterien heute hauchdünne Zellen mit Schichten des Aktivmaterials, die nicht dicker als 0,2 Millimeter sind, übereinander. Mit dickeren Schichten würde die Be- und Entladung für die Praxis zu lange dauern oder gar nicht funktionieren. Daher müssen Batteriehersteller bei der Konstruktion von Batterien auch stets zwischen einer möglichst hohen Speicherkapazität und möglichst hoher Leistung, wie sie etwa beim Beschleunigen eines Autos und mehr noch beim Starten und Landen eines Hubschraubers gefragt ist, abwägen.

Die Batene GmbH erhält den Max-Planck-Gründungspreis des Stifterverbandes nun unter anderem, weil sie mit dem batene fleece das Dilemma herkömmlicher Batterien löst. Metallvliese aus sehr feinen Kupfer- und Aluminiumfäden ersetzen dabei die Kontaktfolien heutiger Batterien und durchdringen das aktive Material der Elektroden vollständig. Ein Team um Joachim Spatz, Direktor am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung und Gründer der Batene GmbH, hat nicht nur einen Weg gefunden, solche Metallvliese herzustellen. Die Forschenden haben auch festgestellt, dass das Vlies sowohl Elektronen als auch Ionen viel schneller durch Batterieelektroden transportiert, als es in der heutigen Bauweise der Fall ist. So wird es möglich, das aktive Material in zwei Millimeter dicken Schichten aufzubringen – das ist zehnmal mehr als in herkömmlichen Batterien. Dadurch steigt die Speicherkapazität bei sehr langsamen Ladegeschwindigkeiten um 35 Prozent. Bei schneller Be- und Entladung, wie sie etwa für die Elektromobilität gefragt ist, können Batterien mit Vlieselektroden sogar 80 Prozent mehr Energie speichern als herkömmliche Batterien.

Für die Industrie aber mindestens ebenso wichtig: Das Metallvlies vereinfacht die Produktion erheblich und macht Batterien dadurch deutlich kostengünstiger. Denn die dünnen Schichten des Aktivmaterials werden heute teilweise mit einem giftigen organischen Lösungsmittel aufgebracht. Daher müssen Batteriehersteller großen Aufwand betreiben und viel Energie einsetzen, um die Arbeitssicherheit zu gewährleisten, die Elektroden zu trocknen und das Lösungsmittel zurückzugewinnen. Die dicken Elektroden mit Metallvliesen lassen sich hingegen produzieren, indem das Aktivmaterial als Pulver in das Vlies gefüllt und anschließend komprimiert wird.

"Wir sind überzeugt, dass die Batene-Technologie jede Batterieart deutlich leistungsfähiger und kostengünstiger macht. Dabei wird nicht die eingesetzte Chemie verändert, sondern nur der Aufbau einer Batteriezelle deutlich verbessert. Das schont erheblich die bereits knappen Materialressourcen", sagt Joachim Spatz. "Der Max-Planck-Gründungspreis bestärkt uns darin und wird uns helfen, die Innovation auf dem Markt zu etablieren."

Von den Vorteilen der Metallvliese profitieren dabei nicht nur die heutigen Lithium-Ionen-Batterien, sondern auch künftige Natrium-Ionen- oder Feststoffbatterien, an denen Wissenschaft und Industrie intensiv forschen. Unter anderem nationale und internationale Automobil- und Batteriehersteller zeigen bereits großes Interesse an der Technik. "Batene kann den Batteriemarkt disruptiv verändern", sagt Patrick Cramer, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft. "Das Unternehmen zeigt, wie Ergebnisse aus der Grundlagenforschung in die Anwendung gebracht werden können, und hilft, Arbeitsplätze in einer innovativen Schlüsselindustrie zu schaffen."