Forschung für Nachhaltigkeit – Materialien im Blick

Forschende der Hochschule Aalen, einer der forschungsstärksten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Deutschland, arbeiten an zentralen Themen der Zukunf

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Volker Knoblauch untersucht in neuwertigen und hochausgestatteten Laboren den mikrostrukturellen Aufbau von Batteriezellen. © Hochschule Aalen | Anna Frank
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Volker Knoblauch untersucht in neuwertigen und hochausgestatteten Laboren den mikrostrukturellen Aufbau von Batteriezellen. © Hochschule Aalen | Anna Frank
Hochschule Aalen Beitrag

„Wir forschen mit Blick auf Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und Digitalisierung“, erklärt Prof. Dr. Harald Riegel, Rektor der Hochschule Aalen. Zwei neue Forschungsbauten bieten ideale Voraussetzungen, um innovative Materialien und Technologien zu erforschen und bestehende gezielt weiterzuentwickeln. „Dadurch schaffen wir Grundlagen für energie- und ressourceneffiziente Produkte“, so Riegel.

Ein Leuchtturmprojekt ist das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über zehn Jahre geförderte Netzwerk SmartPro. Darin forschen aktuell 20 Arbeitsgruppen der Hochschule mit über 60 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft, um zum Klimaschutz durch energieeffiziente und ressourcenschonende Innovationen beizutragen. Ein Schwerpunktthema sind zum Beispiel Hochleistungsmagnete für elektrische Maschinen, die weniger kritische Ressourcen benötigen – bei gleicher Leistung. „Zur effizienten Energiespeicherung entwickeln wir nicht nur konventionelle Li-Ionen-Batterien, sondern auch innovative Feststoffbatterien“, hebt Prof. Dr. Volker Knoblauch hervor, der stellvertretender SmartPro-Sprecher und Prorektor für Forschung an der Hochschule ist. Feststoffbatterien versprechen unter anderem höhere Energiedichten und verbesserte Sicherheit, da nicht brennbare Feststoffelektrolyte eingesetzt werden.

Die Batterieforschung in Aalen gehe jedoch weit über SmartPro hinaus, betont Knoblauch. Mehrere Arbeitsgruppen forschen seit über zehn Jahren erfolgreich an Batteriethemen – von Materialien und Technologien über Charakterisierung bis zu Alterungsanalysen. So konnten bereits innovative Fertigungsprozesse entwickelt und zur Patentierung angemeldet werden. In einem der aktuell über 15 laufenden Projekte wird zum Beispiel die Schnellladefähigkeit von Batterien verbessert.

Autobahnen für Lithium-Ionen


„Im besten Fall dauert das Laden eines E-Autos mit Schnellladefunktion etwa vier- bis fünfmal so lang wie Tanken“, erklärt Knoblauch. Damit Ladezeiten verkürzt werden können, kooperieren die Forschenden der Hochschule mit Unternehmenspartnern, darunter namhafte Automobilhersteller.

Um in kürzerer Zeit mehr Energie in die Batterien zu bekommen, bearbeitet das Team die Elektroden mit einem Laser, strukturiert die Oberfläche oder perforiert sie. „Die Li-Ionen kommen durch diese Strukturen schneller ans Ziel – als nähmen sie die Autobahn“, verdeutlicht Knoblauch. Durch die Laserbearbeitung hätten die Forschenden im Labormaßstab eine Verkürzung der Ladezeit um 30 Prozent erreicht. „Momentan arbeiten wir daran, diese Ergebnisse auf größere Batteriezellen zu übertragen und so künftig – im sprichwörtlichen wie im wahrsten Sinne – auf die Straße zu bringen“, erklärt er.

Darüber hinaus ist die Hochschule Aalen an zahlreichen Forschungsverbünden beteiligt, die Batterien fit für die Anforderungen der Zukunft machen. Dazu gehören die BMBF-Batteriekompetenzcluster ProZell zur Zellproduktion sowie AQua zur Analytik und Qualitätssicherung von Li-Ionen Batterien. „Batterietechnologien sind Schlüsseltechnologien für Elektromobilität und Energiespeicherung – und eine zentrale Herausforderung des 21. Jahrhunderts“, schließt Riegel. Eine Herausforderung, der sich die Hochschule Aalen mit Kompetenz und Begeisterung stellt.

www.smart-pro.org

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