10.01.2020

Neue Instrumente für die Batterieforschung



Forscher weltweit arbeiten an leistungsstarken Batterien für die Energiewende. Moderne Analysentechnik ist dabei unverzichtbar. Die analytica rückt daher neue Geräte und Methoden für die Batterieforschung in den Mittelpunkt.

Lithium-Ionen-Akkus stecken in Elektroautos, Smartphones und vielen anderen mobilen Geräten. Jedoch haben sie einige Nachteile - von bedenklichen Inhaltsstoffen wie Kobalt über die Entflammbarkeit bis zur Selbstentladung. Forscher weltweit arbeiten daher an der Optimierung von Lithium-Ionen-Batterien oder entwickeln Alternativen wie Natrium-Ionen-Akkus. Dafür brauchen sie modernste Analysenmethoden.

"Viele Gerätehersteller haben die Dringlichkeit in der Batterie- und Energieforschung erkannt und ihre Systeme entsprechend spezifiziert", erklärt Susanne Grödl, Projektleiterin analytica bei der Messe München. Die analytica präsentiert die gesamte Bandbreite an Analysensystemen, die zur Weiterentwicklung der Stromspeichertechnik beitragen. Über Highlights aus der Batterieforschung informiert auch der kürzlich erschienene "Trendbericht Batterie und E-Mobilität".

Technologien für bessere Batterien

Wer bessere Batterien entwickeln möchte, muss die Vorgänge im Innern der Zelle verstehen. Die Alterung des Elektrolyten, jenes leitfähigen Mediums zwischen den beiden Elektroden, beispielsweise ist entscheidend für die Sicherheit, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit eines Akkus. Vor allem mit spektroskopischen Methoden sowie mit der Kopplung aus Chromatographie und Massenspektrometrie untersuchen Forscher, welche unerwünschten Substanzen bei der Elektrolytalterung entstehen. Basierend auf diesem Wissen werden stabilere Elektrolyte und neue Elektrolytadditive entwickelt.

Die Elektroden verändern sich ebenfalls im Laufe der Zeit. In Lithium-Ionen-Akkus etwa können sich auf der negativen Elektrode astartige Fortsätze aus Lithium, sogenannte Dendriten, bilden. Sie gelten als Auslöser von internen Kurzschlüssen und Akku-Bränden. Mikroskopische Methoden - von der Lichtmikroskopie bis zur extrem hochauflösenden Rasterkraftmikroskopie - machen Dendriten sichtbar und liefern Hinweise für die Entwicklung von sicheren Batterien. Auch oberflächensensitive Techniken wie die ATR-FTIR-Spektroskopie und das Raman-Imaging identifizieren Veränderungen und Ablagerungen auf den Elektroden.

Darüber hinaus braucht die Batterieforschung Geräte, die physikalische Parameter bestimmen. Oberflächenmessgeräte etwa helfen beim Design der Elektroden, denn große Elektrodenoberflächen steigern die Akku-Kapazität und ermöglichen eine schnelle Aufladung. Mit Kalorimetern wiederum lässt sich die Wärmeabgabe von Batterien untersuchen, die mit der Selbstentladung zusammenhängt.

Geräte für die Batterieforschung auf der analytica

Welche Analysenmethode sich bei einer bestimmten Fragestellung am besten eignet, erfahren Interessierte auf der analytica. Geräte für die Batterieforschung bieten Bruker, Metrohm, Thermo Fisher Scientific, Shimadzu und viele weitere Aussteller an.

"Batterieforschung ist innovative Spitzenforschung, die Cutting-edge-Analysensysteme benötigt", unterstreicht analytica-Projektleiterin Grödl. Damit neue Instrumente die hohen Anforderungen erfüllen, arbeiten Hersteller und Anwender bei der Geräteentwicklung oft eng zusammen. Grödl betont: "Die analytica versteht sich als Impulsgeber für solche Kooperationen. Daher freuen wir uns, dass alle führenden Anbieter von Analysensystemen ihre Neuheiten auf der analytica vorstellen werden."

Die Weltleitmesse für Labortechnik, Analytik und Biotechnologie mit begleitender analytica conference findet vom 31. März bis 3. April 2020 auf dem Gelände der Messe München statt.

» Trendbericht "Batterie und E-Mobilität"

» Weitere Informationen zur analytica

Quelle: Messe München GmbH




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