Margret Wohlfahrt-Mehrens und ihr Team wollen Batterien leistungsfähiger machen Foto: Judith Affolter

Margret Wohlfahrt-Mehrens arbeitet am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW) seit der Institutszweiges im Jahr 1990 in Ulm eröffnet wurde. Die Elektrochemikerin leitet das Fachgebiet "Akkumulatoren Materialforschung" mit 45 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, verbringt viel Zeit mit Verwaltung und in Besprechungen. Doch die Forscherin lässt es sich nicht nehmen, immer wieder einen Blick auf aktuelle Projekte zu werfen. "Das ist das, was mir am meisten Spaß macht", erklärt sie.

Wohlfahrt-Mehrens und ihre Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wollen Batterien leistungsfähiger und sicherer machen. Sie sollen länger halten und billiger in der Herstellung werden. In Lithium-Ionen-Batterien stecken Kobalt und Nickel. Rohstoffe, die endlich sind - und teuer. Deswegen erproben die Forscherinnen und Forscher auch Alternativen wie Eisen und Mangan – beide Metalle sind in größeren Mengen verfügbar.

Der chemische Cocktail einer Batterie ist das eine. Die Batterie in ein System zu integrieren, das andere. Die Batterien sollen in Elektroautos eingesetzt werden. Aber auch stationär, etwa als Speicher in Gebäuden. "Über die letzten fünf Jahre ist ungeheuer viel für die Sicherheit getan worden. Zum Beispiel beim Batteriedesign, das mittlerweile Dominoeffekte durch einzelne gestörte Zellen verhindert", klärt die Forscherin auf. Bei der Chemie der Zelle, ihrer elektronischen Überwachung und daran, wo die Batterie im Auto untergebracht werde, habe sich viel verbessert.

Puzzlearbeit "Batterieforschung"

Um Batterien weiter zu entwickeln, arbeiten verschiedene Forschungsdisziplinen zusammen: Materialforschung, Festkörperchemie, Elektrochemie, Elektrotechnik, chemische Verfahrenstechnik. Frau Wohlfahrt-Mehrens ist auf die interdisziplinäre Zusammenarbeit stolz: "Wir verstehen es, viele Dinge zusammenzufügen, um am Ende ein Bild zu haben". Zur Forschung gehöre es auch, eng mit der Industrie zusammenzuarbeiten: So können Anforderungen aus der Praxis von Anfang an mit einbezogen werden.

Wohlfahrt-Mehrens und ihr Team haben vor kurzem ein knapp zweijähriges Forschungsprojekt abgeschlossen. Es ist ihnen gelungen, mit einer Standard-Zelle den aktuellen Stand der Technik in puncto Lebensdauer und Energiedichte zu übertreffen. Dies nicht nur im Labormaßstab für eine einzelne Zelle, sondern für 50 bis 60 Zellen im Block.

Die Entwicklung und Fertigung der Zellen konnte das Institut selbst stemmen. In Testbunkern wurden die Batterien mit so genannten Quetsch-Tests, Kurzschlüssen, Hochvolt-, Vibrations- und Schocktests sowie Wärme- und Brandversuchen auf Sicherheit getestet. "Wir hatten hier zum Glück noch nichts, das uns um die Ohren geflogen ist", sagt sie.

Langer Atem erforderlich

Wann haben wir eine Batterie, die alle Anforderungen erfüllt? Ganz Naturwissenschaftlerin, fordert Wohlfahrt-Mehrens einen realistischen Blick: "Zwei bis drei Jahre für ein Thema erscheinen im Journalismus sehr lang. Für Forschung ist das kein langer Zeitraum, auch zehn Jahre nicht". Vieles sei nicht vorherzusehen. Außerdem: Um die Jahrtausendwende sei die deutsche Batterieforschung ziemlich am Boden gewesen und habe erst wieder aufholen müssen.

In der Elektromobilität stehen heute Zellen zur Verfügung, die es möglich machen, größere Energiemengen zu speichern. So unterstützt die Batterieforschung für Elektroautos auch die Entwicklung stationäre Energiespeicher: Batterien, die Strom der heimischen Solaranlage vor Ort speichern könnten.

Dienst an der Gesellschaft

Auf Kongressen verschafft sich Wohlfahrt-Mehrens immer wieder einen Überblick über die aktuelle Forschung und tauscht sich mit anderen Wissenschaftlern aus. Reisen ins Ausland, etwa nach Japan oder China, gehören zum Alltag. Trotz vieler Fachzirkel zeigt sie viel Geduld für die Fragen des Batterie-Laien. Sie spricht gern über das Thema, ihre Begeisterung ist ansteckend.

Schon als Mädchen hatte sie die Faust‘sche Frage umgetrieben, was die Welt im Innersten zusammenhält. "Dass es dann beruflich die Chemie wurde, hängt mit Zufällen zusammen", blickt sie zurück. Und erklärt lachend: "Frauentypische Dinge wollte ich jedenfalls nicht."

Heute kommt zur Neugier der Forscherin eine politisch-gesellschaftliche Komponente: "Wir verdanken unseren ganzen Lebensstandard dem Einsatz endlicher Ressourcen. Und das weltweit. Wir müssen hier zu neuen Lösungen kommen."