Europa treibt im Jahr 2025 mit Nachdruck die Entwicklung von selbstheilenden Batterien für Elektrofahrzeuge voran. Diese wegweisende Technologie verspricht nicht nur eine signifikante Steigerung der Reichweite, sondern auch eine Reduzierung der Kosten für die Verbraucher und eine spürbare Verringerung des ökologischen Fußabdrucks, was die Bestrebungen zur Erreichung der Emissionsfreiheit bis 2035 maßgeblich unterstützt.
Derzeit erlebt die Elektromobilität in Europa einen beispiellosen Aufschwung, doch die Alterung der Batterien stellt nach wie vor eine zentrale Herausforderung dar, die Kapazität und Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Selbstheilende Batterien könnten dieses Problem lösen, indem sie ihren eigenen Zustand überwachen und proaktiv Reparaturen einleiten, bevor es zu einem Ausfall kommt. Im Rahmen des EU-finanzierten PHOENIX-Projekts arbeiten Wissenschaftler aus Belgien, Deutschland, Italien, Spanien und der Schweiz an den ersten Prototypen dieser innovativen Batterien. Im März 2025 wurden neue Sensoren und Aktuatoren an die Projektpartner geliefert, die nun in fortschrittlichen Batteriezellen getestet werden. Diese hochentwickelten Sensoren erfassen eine Vielzahl von Parametern wie Spannung, Stromstärke und Temperatur, die für die Beurteilung des Batteriezustands entscheidend sind. Sobald das System eine notwendige Intervention erkennt, wird ein Reparaturprozess initiiert. Dies kann durch gezielte Erwärmung zur Wiederherstellung chemischer Bindungen oder durch den Einsatz von Magnetfeldern zur Beseitigung von schädlichen Dendriten geschehen, welche Kurzschlüsse verursachen können.
Sollte sich diese Technologie als erfolgreich erweisen, könnten Batterien ihre Lebensdauer verdoppeln, was zu geringeren Betriebskosten und einem reduzierten Bedarf an wertvollen Rohstoffen wie Lithium, Nickel und Kobalt führen würde. Parallel dazu wird an neuen Materialien geforscht, um die Energiedichte von Batterien weiter zu erhöhen. Während Graphit derzeit das dominierende Material für Anoden ist, rückt Silizium zunehmend in den Fokus. Silizium bietet ein höheres Energiespeicherpotenzial, dehnt sich jedoch beim Ladevorgang um bis zu 300 % aus. Die Selbstheilungsfähigkeit könnte hier Abhilfe schaffen und zu kleineren, leichteren Batterien mit höherer Energiedichte führen, was die Effizienz von Elektrofahrzeugen steigert.
Die Europäische Union hat bereits die Weichen für ein Verkaufsverbot von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ab 2035 gestellt, um die Klimaziele zu erreichen. Für eine reibungslose Transformation sind jedoch Lösungen für Batteriekosten, Lebensdauer und Umweltverträglichkeit unerlässlich. Selbstheilende Batterien bieten hier vielversprechende Ansätze. Johannes Ziegler vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Deutschland erklärt: „Das Ziel ist es, die Lebensdauer der Batterie zu verlängern und ihren CO₂-Fußabdruck zu reduzieren, da sich dieselbe Batterie selbst reparieren kann.“ Yves Stauffer vom Schweizerischen Zentrum für Elektronik und Mikrotechnik ergänzt: „Derzeit überwachen wir nur grundlegende Parameter. Wir wollen ein Frühwarnsystem implementieren, das reagieren kann, bevor ein Problem kritisch wird.“ Chemiker Liu Sufu vom selben Zentrum fügt hinzu: „Wir arbeiten daran, Batterien der nächsten Generation mit höherer Energiedichte zu entwickeln. Das bedeutet, dass ein Elektroauto eine kleinere Batterie benötigt, leichter wird und eine größere Reichweite erzielt.“
Die Vision von selbstheilenden Batterien, die vor wenigen Jahren noch utopisch erschien, wird nun durch reale Prototypen getestet. Bei Erfolg könnten sie innerhalb des nächsten Jahrzehnts zum Standard werden. Dies würde für Fahrer das Ende der Sorge um schnelle Batterieverschleiß bedeuten und für Automobilhersteller die Chance eröffnen, attraktivere und umweltfreundlichere Modelle anzubieten. Für die Umwelt eröffnet sich die Möglichkeit, den Übergang zur Elektromobilität nicht nur schnell, sondern auch nachhaltig zu gestalten. Die Forschung im PHOENIX-Projekt, das nach dem mythischen Vogel benannt ist, der aus der Asche aufersteht, symbolisiert die Fähigkeit der Batterien, sich zu regenerieren und ihre Funktion fortzusetzen. Die Europäische Union und die Schweiz fördern dieses Projekt, das auf die Entwicklung von Sensoren und Triggern für selbstheilende Batterien abzielt. Das Fraunhofer ISC leistet dabei wesentliche Beiträge zur Entwicklung von Sensoren und Auslösemechanismen, die Druck und Temperatur erfassen, um Selbstheilungseffekte zu initiieren. Die Testergebnisse der Prototypen, die bereits an Partner geliefert wurden, sind vielversprechend und deuten auf eine deutliche Verbesserung der Batterielebensdauer und -leistung hin.