Energiespeicher wie Batterien sind entscheidend für die globale Energiewende. Allerdings werden für ihre Herstellung wertvolle und oft knappe Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel benötigt, deren Abbau häufig die Umwelt schädigt. Aus diesem Grund sind das Recycling von Lithium-basierten Batterien und die Entwicklung alternativer Batterietechnologien von großer Bedeutung. Beide Ansätze werden in zwei neuen Forschungsprojekten am Institut für nachhaltige Chemie und Katalyse mit Bor (ICB) und dem Institut für Anorganische Chemie (IAC) der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) verfolgt. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) stellt dafür insgesamt knapp 1,8 Millionen Euro zur Verfügung.
Neue Batterien auf Basis von Borverbindungen
Im Rahmen des Verbundprojekts „Festkörper Natrium-Ionen-Batterien auf Basis von Bor-haltigen Elektrolyten“ (FestNaBor) werden Natrium-Ionen-Feststoffbatterien als alternative Energiespeicher zu Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Anders als Lithium ist Natrium nahezu unbegrenzt verfügbar. Hierfür entwickeln Professor Maik Finze und Professor Holger Braunschweig mit ihren Teams effiziente und ressourcenschonende Synthesen für Natrium-Salze mit Borat-Anionen (Natrium-closo-borate). Studien haben gezeigt, dass Natrium-closo-borate sehr stabil sind und eine Natrium-Ionen-Leitfähigkeit im Festkörper aufweisen können. Damit sind sie ideale Kandidaten für den Bau von Natrium-Ionen-Feststoffelektrolyten, die gemeinsam mit Verbundpartnern in Natrium-Ionen-Feststoffbatterien zum Einsatz kommen sollen.
Für das Projekt FestNaBor stellt das BMFTR den Gruppen von Maik Finze und Holger Braunschweig am ICB insgesamt knapp 800.000 Euro zur Verfügung. Im Institut dreht sich alles um das Element Bor, das eine nachhaltigere Chemie ermöglichen kann. Borhaltige Moleküle können vielfältige Aufgaben übernehmen, so dienen Boratanionen nicht nur als Komponenten von Leitsalzen in Batterien, sondern auch in Superkondensatoren oder als Katalysatoren für die umweltfreundliche Synthese von Chemikalien. Das ICB der Uni Würzburg wurde 2019 gegründet und das neue Institutsgebäude 2022 eingeweiht.