Elektromobilität

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.
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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.