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Elektromobilität
Heute spricht jeder von Elektromobilität. Immer mehr Menschen verfolgen die spannenden Zukunftsfragen rund um Batterien und Brennstoffzellen. Werden Autos, Flugzeuge und Schiffe bald komplett mit Strom betrieben?
Batterien in der Elektromobilität
Batterien bestimmen längst unseren Alltag: Wir alle benutzen Mobiltelefone, elektrische Zahnbürsten und Notebooks. In Ulm findet schon seit den 1980er Jahren international anerkannte Spitzenforschung an Batterien und Brennstoffzellen statt. Insgesamt sieben Forschungseinrichtungen arbeiten hier erfolgreich zusammen und bringen unterschiedliche Expertise ein.
Moderne Batterietechnik ist heute in vielen Geräten verbaut. Doch kann sie auch die steigenden Anforderungen durch die Elektromobilität meistern? Die Lithium-Ionen-Batterie hat sich in den vergangenen 25 Jahren als die führende Stromspeichertechnik etabliert. Die Technik gilt als besonders effizient, wartungsarm und sicher.
Dennoch sind Batterieforscher*innen stets auf der Suche nach neuen, alternativen Materialien. Ihre Mission: Sie wollen Batterien entwickeln, die (1) mehr Kapazität aufweisen, (2) leistungsstärker sind, (3) nachhaltiger zu produzieren sind, (3) noch sicherer, (4) kleiner und leichter und (5) kostengünstiger sind.
Moderne Batterietechnik ist heute in vielen Geräten verbaut. Doch kann sie auch die steigenden Anforderungen durch die Elektromobilität meistern? Die Lithium-Ionen-Batterie hat sich in den vergangenen 25 Jahren als die führende Stromspeichertechnik etabliert. Die Technik gilt als besonders effizient, wartungsarm und sicher.
Dennoch sind Batterieforscher*innen stets auf der Suche nach neuen, alternativen Materialien. Ihre Mission: Sie wollen Batterien entwickeln, die (1) mehr Kapazität aufweisen, (2) leistungsstärker sind, (3) nachhaltiger zu produzieren sind, (3) noch sicherer, (4) kleiner und leichter und (5) kostengünstiger sind.
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Themen in der Elektromobilität: Der Siegeszug der Batterie
Batterien sind eine der Schlüsseltechnologien der nächsten Jahrzehnte. Lithium-Ionen-Batterien haben seit ihrer Markteinführung 1991 nicht nur durch ihre geringe Größe und ihr geringes Gewicht der Revolution der Unterhaltungselektronik den Weg bereitet. Sie sind auch dabei, elektrisch betriebene Mobilität und Transport zu ermöglichen.
Vortrag: „Batterien in Elektrofahrzeugen“
Wissenschaftler*in: Dr. Dominic Bresser
Datum: 09.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=LpvRxZatgMA
Podcast: „Batterieforschung“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Helmut Ehrenberg
Datum: 12.10.2020
Link: https://geladen.podigee.io/1-batterieforschung
Vortrag: „Batterien für die Elektromobilität“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner
Datum: 05.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=RLZxILUix1w
Podcast: „Batterien für die Elektromobilität“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner
Datum: 22.10.2020
Link: https://geladen.podigee.io/2-elektromobilitaet
Erklärvideo: „Warum wird an Batterien geforscht?“
Datum: 12.08.2020
Link: https://www.youtube.com/watch?v=UYI0doEm9bc
Extern: „E-Autos in 6 Minuten aufladen? – Der Super-Akku von Varta“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner;
Datum: 22.06.2021
Link: https://www.galileo.tv/video/e-autos-in-6-minuten-aufladen-der-super-akku-von-varta/
Extern: „E-Mobilität – wie schaffen wir die Verkehrswende?“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner;
Datum: 17.09.2021
Link: https://www.swr.de/swr1/bw/programm/e-mobilitaet-wie-schaffen-wir-die-verkehrswende-100.html
Podcast: „1.000 Kilometer Reichweite mit SALD-Batterien?“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner;
Datum: 23.12.2021
Link: https://geladen.podigee.io/5-sald
Diskussion: „E-Autos doch nicht so umweltfreundlich?“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner; Dr. Marcel Weil, Patrick von Rosen
Datum: 09.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=JSPS_pddl4Y
Podcast: „E-Autos doch nicht so umweltfreundlich?“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner; Dr. Marcel Weil, Patrick von Rosen
Datum: 09.07.2021
Link: https://geladen.podigee.io/13-eautos-doch-nicht-so-umweltfreundlich
Extern: „Aufgeladen! – Was steckt in unseren Akkus?“
Datum: 05.07.2020
Link: https://kinder.wdr.de/tv/neuneinhalb/av/video-aufgeladen—was-steckt-in-unseren-akkus-102.html
Erklärvideo: „Wie werden Lithium-Ionen-Batterien recycelt?“
Datum: 12.02.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=GoEJGTtzalI
Podcast: „Batteriesicherheit“
Datum: 21.09.2020
Wissenschaftler*innen: Prof. Hans Jürgen Seifert
Link: https://geladen.podigee.io/17-sicherheit
Vortrag: „Sodium Ion Batteries (engl.)“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Stefano Passerini
Datum: 11.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=u2FyGhqiAv0
Extern: „Leading the Transformation: Electricity in competition with hydrogen and SynFuels“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner
Datum: 07.05.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=1EwikPPB5gc
Vortrag: „Nachhaltige Zukunftsbatterien“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Axel Groß
Datum: 09.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=iXq_gV7gdD0
Vortrag: „Natrium-Ionen-Batterien“
Wissenschaftler*in: Dr. Bresser
Datum: 16.11.2021
Link: https://geladen.podigee.io/3-natrium-ionen-batterie
Vortrag: „POLYSTORAGE at HIU“
Wissenschaftler*in: Dr. Alessandro Innocenti
Datum: 11.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=iuY8BPj492Q
Erklärvideo: „Was kommt nach der Lithium-Ionen-Batterie?“
Datum: 12.02.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=DFUznXX56zc
Vortrag: „Herausforderungen bei der Entwicklung nachhaltiger Batteriesysteme“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner
Datum: 17.09.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=d5ursqucYhU
Vortrag: „Wasserstoff in der Elektromobilität & Energiewende“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Markus Hölzle
Datum: 06.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=f0bOeEKvAKQ
Podcast: „Wasserstoff in der Elektromobilität & Energiewende“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Markus Hölzle
Datum: 10.06.2021
Link: https://geladen.podigee.io/12-wasserstoff
Extern: „Unter Druck: Wasserstoff in der Mobilität“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner
Datum: 02.09.2021
Link: https://www.3sat.de/wissen/wissenschaftsdoku/020926-sendung-wido-100.html
Diskussion: „E-Lkws mit Batterien oder Wasserstoff?“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner, Patrick von Rosen, Manfred Kuchlmayr, Stefan Hajek
Datum: 28.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=3AS8hpafThQ
Podcast: „E-Lkws mit Batterien oder Wasserstoff?“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner, Patrick von Rosen, Manfred Kuchlmayr, Stefan Hajek
Datum: 28.07.2021
Link: https://geladen.podigee.io/15-elektrische-lkw
Vortrag: „Brennstoffzellen“
Wissenschaftler*in: Dr. Ludwig Jörissen
Datum: 03.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=od0IS0CESO0
Vortrag: „Wasserstoff in der Elektromobilität & Energiewende“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Markus Hölzle
Datum: 06.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=f0bOeEKvAKQ
Podcast: „Wasserstoff in der Elektromobilität & Energiewende“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Markus Hölzle
Datum: 10.06.2021
Link: https://geladen.podigee.io/12-wasserstoff
Podcast: „Festkörperbatteriee“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Jürgen Janek
Datum: 18.08.2021
Link: https://geladen.podigee.io/16-festkoerperbatterien
Vortrag: „POLYSTORAGE at HIU“
Wissenschaftler*in: Dr. Alessandro Innocenti
Datum: 11.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=iuY8BPj492Q
Podcast: „Batterieproduktion in Deutschland“
Wissenschaftler*in: Dr. Janna Hofmann
Datum: 22.04.2021
Link: https://geladen.podigee.io/10-batterieproduktion
Podcast: „BYD, CATL, Tesla & die LFP-Zellen“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Maximilian Fichtner
Datum: 26.01.2021
Link: https://geladen.podigee.io/7-lithiumeisenphosphat
Vortrag: „Digitalization in Battery Design and Control“
Wissenschaftler*in: Prof. Dr. Arnulf Latz
Datum: 15.06.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=hBNbHGllohA
Erklärvideo: „Das Innenleben einer Batterie verstehen“
Datum: 12.02.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=03ohx9xFyd8
Podcast: „Satellitenbatterien“
Wissenschaftler*in: Dr. Linda Bolay
Datum: 15.06.2021
Link: https://geladen.podigee.io/8-satellitenbatterien
Vortrag: „KI und Roboter in der Batterieforschung“
Wissenschaftler*in: TT.-Prof. Dr. Helge Stein
Datum: 10.07.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=Dos3kYsfDco
Erklärvideo: „Kann eine Künstliche Intelligenz Batterien erfinden?“
Wissenschaftler*in: TT.-Prof. Dr. Helge Stein
Datum: 12.02.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=lZxfTQQqgQ8
Vortrag: „Künstliche Intelligenz in der Batterieforschung“
Wissenschaftler*in: TT.-Prof. Dr. Helge Stein
Datum: 30.09.2021
Link: https://www.youtube.com/watch?v=QNr7NtJd5GQ
Podcast: „Künstliche Intelligenz in der Batterieforschung“
Wissenschaftler*in: TT.-Prof. Dr. Helge Stein
Datum: 23.12.2021
Link: https://geladen.podigee.io/6-kuenstlicheintelligenz
Von der Batterie-Erfindung bis zur Kommerzialisierung
Batterien werden nicht über Nacht entwickelt. Oft dauern die Entwicklungszyklen für innovative Batterien und neue Zellkonzepte mehrere Jahre oder gar Jahrzehnte. Entscheidend ist das interdisziplinäre Zusammenspiel zwischen Zellchemie und konstruktiver Ingenieurskunst. Die Erfindung der Lithium-Ionen-Batterie belegt dies sehr eindrucksvoll.
Die Erfindung der Lithium-Ionen-Batterie
In den 1970er Jahren erforschte Stanley Whittingham ein vielversprechendes Kathodenmaterial für Lithium-Batterien. Dieses kann Lithium-Ionen in seinen atomaren Zwischenräumen aufnehmen. In der Zeit von 1977 bis 1979 wurden dazu kleine Batterien mit einer Lithiumlegierung für Uhren produziert.
Einer Forschergruppe um John B. Goodenough an der University of Oxford entdeckte 1980 das Elektrodenmaterial Lithium-Kobaltdioxid. Der japanische Ingenieur Akira Yoshino baute 1985 auf dem Kathodenkonzept von Goodenough auf und verwendete für die Anode statt dem metallischen Lithium nun Petrolkoks, einen Kohlenstoff. Seine Batterie war viel leichter und langlebiger.
Die erste kommerziell vertriebene Lithium-Ionen-Batterie wurde schließlich von Sony im Jahr 1991 auf den Markt gebracht und in die Videokamera CCD TR 1 eingesetzt. Bis heute werden Batterien dieser Bauform verkauft und in einer Vielzahl von Geräten verwendet.
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Ehrung der Batteriewissenschaftler mit dem Nobelpreis für Chemie
Whittingham, Goodenough und Yoshino erhielten 2019 gemeinsam für die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie den Nobelpreis für Chemie. Als Whittingham von seiner Ehrung erfuhr, befand er sich auf einer Batteriekonferenz in Ulm. Innerhalb weniger Stunden drängte sich die internationale Presse ins Ulmer Maritim Hotel. Oberbürgermeister Gunter Czisch verlieh Whittingham spontan die Einstein-Medaille der Stadt Ulm.
