{"id":170223,"date":"2025-11-13T07:35:00","date_gmt":"2025-11-13T06:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=170223"},"modified":"2025-11-07T13:47:10","modified_gmt":"2025-11-07T12:47:10","slug":"nachhaltige-batterien-aus-nebenprodukten-der-holzindustrie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/nachhaltige-batterien-aus-nebenprodukten-der-holzindustrie\/","title":{"rendered":"Nachhaltige Batterien aus Nebenprodukten der Holzindustrie"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"Hard<\/a>
Hard Carbon, gewonnen aus Lignin, einem Nebenprodukt der Holzindustrie, bildet die Basis f\u00fcr die Elektrode der Th\u00fcringer Wald-Batterie. \u00a9 Fraunhofer IKTS<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Angesichts des wachsenden Bedarfs an Energiespeichern f\u00fcr die Energiewende sind kosteng\u00fcnstige, sichere und ressourcenschonende Batterietechnologien dringend erforderlich. Natrium-Ionen-Batterien auf Basis lokal verf\u00fcgbarer und umweltfreundlicher Materialien bieten hier einen vielversprechenden Ansatz. Fraunhofer-Forschende und ihre Projektpartner nutzen Lignin \u2013 ein Nebenprodukt der Holz- und Zellstoffindustrie \u2013 als Bestandteil eines Natrium-Ionen-Batteriesystems<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Das Biopolymer Lignin ist ein Hauptbestandteil von Holz und verleiht diesem seine Stabilit\u00e4t. Als Koppelprodukt der Papierindustrie wird es bisher zur Energieerzeugung verbrannt. Forschende des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena \u2013 beide Partner des Center for Energy and Environmental Chemistry (CEEC) \u2013 haben jetzt eine bessere Idee: Im vom Freistaat Th\u00fcringen und dem Europ\u00e4ischen Sozialfonds gef\u00f6rderten Projekt \u00bbTh\u00fcNaBsE\u00ab (Th\u00fcringer Natrium-Ionen-Batterie f\u00fcr die skalierbare Energiespeicherung) entwickeln und evaluieren die Partner eine neuartige Natrium-Ionen-Batterie mit Lignin \u2013 vom Material bis hin zur 1-Ah-Vollzelle.<\/p>\n\n\n\n

Damit soll ein wichtiger Beitrag zur St\u00e4rkung der Unabh\u00e4ngigkeit von kritischen Rohstoffen und zur Wende hin zu g\u00fcnstigeren, nachhaltigeren und sicheren Batterien geleistet werden. Das Vorhaben wird von einem Industriebeirat \u00fcberwiegend regionaler Firmen begleitet. Dazu geh\u00f6ren die Th\u00fcringer Unternehmen Mercer Rosenthal GmbH, Glatt Ingenieurstechnik GmbH, IBU-tec advanced materials AG und EAS Batteries GmbH sowie die Petrochemical Holding GmbH aus Wien. Ein weiteres Ziel des Projekts ist es, Nachwuchsforschende in Th\u00fcringen zu f\u00f6rdern. Daher sind an \u00bbTh\u00fcNaBsE\u00ab eine Reihe junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beteiligt, die in den Themenfeldern Energie und Batterieforschung promovieren.<\/p>\n\n\n\n

Lignin: vom Nebenprodukt zum Wertstoff<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Lignin besteht haupts\u00e4chlich aus Kohlenwasserstoff-Bausteinen, die sich sinnvoll in der Chemie verwenden lassen \u2013 etwa als Elektrodenmaterial f\u00fcr Batterien. Im Projekt soll der biobasierte Rohstoff f\u00fcr die negative Elektrode genutzt werden. <\/p>\n\n\n\n

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\u00bbWir wollen in der Wertsch\u00f6pfungskette auf kritische Metalle wie Lithium, Kobalt und Nickel in Batterien verzichten. Zudem m\u00f6chten wir den Fluoranteil in Elektroden und Elektrolyt m\u00f6glichst niedrig halten und erproben, inwiefern er sich komplett vermeiden l\u00e4sst. Kern des Vorhabens ist aber die Verarbeitung von lokal verf\u00fcgbarem, hochwertigem Lignin zu\u00a0leistungsf\u00e4higen Elektroden in unseren Natrium-Ionen-Batterien\u00ab, sagt Dr. Lukas Medenbach, Wissenschaftler am Fraunhofer IKTS <\/strong>in Arnstadt, dem Tor zum Th\u00fcringer Wald.\u00a0<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n

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\"Kontaktieren<\/a>
Kontaktieren einer Pouchzelle mit Elektrodenmaterialien aus dem Th\u00fcNaBsE-Projekt.\u00a0\u00a9 Fraunhofer IKTS<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Das Lignin wird von der Mercer Rosenthal GmbH zur Verf\u00fcgung gestellt und unter Luftausschluss thermisch in Kohlenstoff umgewandelt, der dann zur Elektrode weiterverarbeitet wird. <\/p>\n\n\n\n

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\u00bbUnsere Projektpartner vom Institut f\u00fcr technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena um Prof. Martin Oschatz verarbeiten das Lignin durch thermische Prozesse zu sogenanntem Hard Carbon weiter. Die Struktur dieses harten Kohlenstoffs eignet sich sehr gut, um Natrium-Ionen reversibel, also umkehrbar, zu speichern. Hard Carbon bietet eine hohe elektrochemische Leistung, gute Zyklenstabilit\u00e4t und geringe Anschaffungskosten, insbesondere wenn er aus nachhaltigen Rohstoffen gewonnen wird\u00ab, erl\u00e4utert Dr. Medenbachs Kollege Dr. Cornelius Dirksen<\/strong>. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Als Material f\u00fcr die positive Elektrode sollen Berliner-Blau-Analoga, ungiftige Eisenverbindungen, zum Einsatz kommen. Die Substanz, die bereits vor ca. 200 Jahren als Pigment eingesetzt wurde, zeichnet sich durch gute Rohstoffverf\u00fcgbarkeit, Umweltvertr\u00e4glichkeit und Natrium-Ionen-Speichereigenschaften aus.<\/p>\n\n\n\n

Aktuell werden im Batterietestzentrum des Fraunhofer IKTS in Arnstadt, am Fraunhofer IKTS in Hermsdorf und an der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t in Jena erste Kleindemonstratorzellen gebaut und getestet. Begleitet werden die Laborarbeiten von realit\u00e4tsnahen, multiphysikalischen Simulationen. <\/p>\n\n\n\n

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Die Ergebnisse sind vielversprechend: \u00bbDie Laborzelle ist nach 100 Lade- und Entladezyklen noch nicht stark degradiert. Ziel ist es, zum Projektabschluss 200 Lade- und Entladezyklen f\u00fcr die 1-Ah-Vollzelle nachzuweisen\u00ab, so Dr. Medenbach.<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Die fertig entwickelte Batterie k\u00f6nnte als station\u00e4rer oder mobiler Speicher dort eingesetzt werden, wo keine schnellen Ladezeiten erforderlich sind. Die Lignin-basierten Natrium-Ionen-Batterien eignen sich beispielsweise f\u00fcr mobile Anwendungen mit geringerem Leistungsbedarf. In Frage kommen etwa Microcars (45 km\/h-Autos) oder Flurf\u00f6rderfahrzeuge wie Gabelstapler. Nach Projektabschluss soll die Technologie weiter skaliert und unter Einbeziehung eines noch gr\u00f6\u00dferen Konsortiums der Weg zu den n\u00e4chsten Technologiereifegraden eingeschlagen werden.<\/p>\n\n\n\n

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