Oxid-Keramik bringt die Festkörperbatterie voran

Das Gründungsteam um Prof. Jennifer Rupp will der Festkörperbatterie zum Durchbruch verhelfen.

Foto: Oli Benz / TUM

Die Leistungsfähigkeit von Batterien gilt weiterhin als entscheidender Faktor für den Durchbruch der Elektromobilität, wobei die Festkörperbatterie seit langem als vielversprechende Lösung gehandelt wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien verwendet diese Technologie einen festen anstelle eines flüssigen Elektrolyten. Dies verspricht eine erhöhte Energiedichte, die eine größere Reichweite und kürzere Ladezeiten ermöglicht. Dennoch hat die Festkörperbatterie bislang nicht den Massenmarkt erreicht.

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Einsatzgebiete: Elektrofahrzeuge, Smartphones, Laptops

Das Münchener Start-up Qkera will dies ändern. Mit Unterstützung des Exzellenzclusters e-conversion hat das Forschungsteam Elektrolytkomponenten entwickelt, die Batterien ermöglichen, deren Energiedichte laut Teamangaben um 30 bis 50 Prozent höher ist als bei konventionellen Akkus. Die Komponenten sind dabei besonders dünn und stabil und sollen zugleich durch ein optimiertes Herstellungsverfahren kostengünstig produziert werden können. Potenzielle Einsatzbereiche sind neben Elektrofahrzeugen auch Smartphones und Laptops.

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Lithium-Ionen-leitende Oxidkeramik bringt Durchbruch

Die von Qkera entwickelten Elektrolyte bestehen aus einer Lithium-Ionen-leitenden Oxidkeramik, die laut Professorin Jennifer Rupp, Mitbegründerin und Professorin an der TUM, strukturell mit Materialien wie Keramik in Kaffeetassen vergleichbar sei. Diese Keramik ist praktisch nicht entflammbar und bietet Vorteile für die Sicherheit und Nachhaltigkeit. Ein zusätzlicher ökologischer Aspekt ist der Verzicht auf seltene Erden, die häufig in Krisengebieten abgebaut werden. Co-Gründer Dr. Andreas Weis erläuterte, dass die Technologie auch leistungsstarke Batterien mit Lithium-Eisen-Phosphat-Kathoden ermögliche, die üblicherweise weniger Leistung als kobalthaltige Alternativen aufweisen, jedoch in Europa gewonnen werden könnten.

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Europa soll bei der Energiespeicherung unabhängiger werden

Qkera wurde im November 2023 gegründet. Das Unternehmen profitiert von der Unterstützung des TUM Venture Lab ChemSPACE, das speziell auf Technologien wie diese ausgelegt ist. Die TUM Venture Labs bieten Gründungsteams technische Infrastruktur, maßgeschneiderte Ausbildungsprogramme, Marktexpertise und globale Netzwerke. Qkera wurde zudem im Rahmen des Programms „Funding for Innovators“ der UnternehmerTUM, dem Zentrum für Gründung und Innovation an der TUM, finanziell unterstützt.

Wissenschaftlerin Jennifer Rupp widmete ihr Berufsleben der Forschung an Festkörperelektrolyten und entschied sich schließlich zur Unternehmensgründung, um die Kontrolle über ihre Entwicklungen zu behalten. Rupp betont, dass sie sich bewusst für Deutschland als Standort entschieden habe, um Europa bei der Energiespeicherung unabhängiger zu machen.

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Arbeit international gewürdigt

Im ersten Jahr seit der Gründung erzielte Qkera deutliche technologische Fortschritte. Die Produktion erfolgt bei weniger als der Hälfte der üblichen Synthesetemperaturen, was den Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen reduziert. Noch im laufenden Jahr soll der Prototyp an Batteriehersteller ausgeliefert werden, die die Komponenten von Qkera in verschiedenen Batteriedesigns einsetzen können. Die Bedeutung von Qkeras Arbeit wurde auch international gewürdigt. Beim Falling Walls Science Summit, einer der führenden Veranstaltungen für Wissenschaft und Gesellschaft, wurde das Unternehmen als eines der 25 weltweit besten Wissenschafts-Start-ups ausgezeichnet. Die Jury erkannte in Qkeras Arbeit einen der herausragenden wissenschaftlichen Durchbrüche des Jahres.