Auf dem Weg zu grünen Batteriezellen: Perspektive auf Materialien und Technologien

Zusammenfassung Die Forschung und Entwicklung fortschrittlicher wiederaufladbarer Batterietechnologien wird von anwendungsspezifischen Zielen dominiert, die hauptsächlich auf Kosten- und Leistungsziele fokussiert sind, einschließlich hoher gravimetrischer Energie, volumetrischer Energie und entsprechender Leistungsdichten, während eine hohe Sicherheit und lange Lebensdauer sichergestellt werden. Der Bedarf an Hochleistungs- und kostengünstigen Batterien wird durch den wachsenden Markt der Elektromobilität angetrieben, um wichtige Anforderungen wie eine ausreichende Reichweite und schnelle Ladefähigkeit zu erfüllen, um eine breite Verbraucherakzeptanz zu erreichen. Derzeit ist die Lithium-Ionen-Batterie (LIB) eine der fortschrittlichsten Technologien, die in der Lage ist, die meisten dieser Schlüsselanforderungen zu angemessenen Kosten zu erfüllen. Neben der Leistung und den Kosten erlangt die Umweltverträglichkeit, d.h. die Nachhaltigkeit der Batterie und insbesondere der Batteriezelle über den gesamten Lebenszyklus – d.h. von der Rohstoffgewinnung und Batteriematerialproduktion über die Zell- und Batteriepackproduktion, die Batterienutzung bis hin zu Möglichkeiten für die Wiederverwendung und das Recycling – kontinuierlich zunehmende Aufmerksamkeit. In diesem Review werden verschiedene Ansätze zur Entwicklung von "grüneren" Batterien vorgestellt, wobei der gesamte Lebenszyklus der Batterie betrachtet und der Schwerpunkt auf der LIB-Technologie gelegt wird. Darüber hinaus werden alternative Batterietechnologien in Bezug auf ihre Nachhaltigkeitsaspekte und Wettbewerbsfähigkeit kritisch bewertet.