Ein paar Jahre wird es noch dauern, bis eine neue – und potenziell deutlich leistungsfähigere – Generation von Stromspeichern auf den Markt kommt. Ähnlich wie in den bereits heute verbreiteten Batterien, die vom Smartphone bis zum Elektroauto den Großteil der Anwendungen abdecken, werden in diesen neuen elektrochemischen Zellen Lithiumionen bei der Be- und Entladung zwischen den Elektroden hin- und herwandern. Neu werden allerdings die Materialien sein, aus denen die positive und negative Elektrode, also Anode und Kathode, aufgebaut sind.

Die 1989 geborene Stromspeicher-Expertin Arlavinda Rezqita trägt dazu bei, dass diese neuen Batterien – die etwa das Zeug haben, die Reichweite von Elektrofahrzeugen um bis zu 50 Prozent zu erhöhen – Wirklichkeit werden. Als Junior Scientist am AIT Austrian Institute of Technology in Wien konzentriert sich die aus Indonesien stammende Forscherin ganz auf die Weiterentwicklung der Anodenseite. Dabei steht ein spezielles Material im Zentrum ihres Interesses: Silizium.

Volumensschwankungen

"Mit Silizium als Anodenmaterial erwarten wir im Vergleich zu Graphit, das in konventionellen Batterien verwendet wird, eine Erhöhung der spezifischen Kapazität", betont Rezqita. Allerdings gibt es dabei eine große Hürde zu überwinden: Bei Siliziumanoden entstehen beim Be- und Entladen relativ große Volumensschwankungen. Sie haben zur Folge, dass das Material nach einigen Ladezyklen brüchig wird. Ergebnis: Die Leistung bricht ein, die Batterie funktioniert nicht mehr.

Rezqita arbeitet nun an einer Methodik, um mit diesem Problem fertigzuwerden. "Mein Ansatz ist, ein Silizium-Kohlenstoff-Komposit zu entwickeln", erklärt die Wissenschafterin. "Mithilfe einer sogenannten Polymerisationstechnik wird das Silizium in einer Carbonstruktur eingeschlossen, um die Volumensausdehnung zu minimieren."

Im Labor konnte sie die Anoden auf diese Art bereits für hunderte Zyklen lang stabil halten. Dennoch ist bis zu einer Marktfähigkeit noch einige Arbeit zu erledigen: Die neue Anode muss mit einer ebenso leistungsfähigen Kathode "ausbalanciert" werden. Zudem soll sich ein Wirtschaftspartner finden, um den Ansatz in einen industriellen Maßstab zu überführen.

Die Wissenschafterin, die in der Küstenstadt Cirebon auf der Insel Java geboren wurde, ist nun bereits seit fünf Jahren in Wien. "Es war immer mein Traum, zu technischen Entwicklungen beizutragen", sagt die Chemikerin. "Zudem hat mich meine Mutter ermutigt, eine höhere Bildung anzustreben."

Rezqitas Weg führte über ein Chemical-Engineering-Studium am Bandung Institute of Technology in Indonesien und ein Erasmus-Studium im Bereich "Material for Energy Storage and Conversion" in Frankreich. 2013 startete sie ihr Doktorat an der TU Wien. Ihre Dissertation schrieb sie im Rahmen eines Marie-Curie-Projekts als Teil des Batterieforschungsteams des AIT. Seit 2017 hat sie dort eine Forschungsstelle.

Zu ihren liebsten Freizeitbeschäftigungen gehört es, zweimal pro Woche schwimmen zu gehen. Ob ihr Meer und Strände ihres Herkunftsorts fehlen? "Ja, das vermisse ich sehr. Aber wir haben hier die Donau. Also ist es okay." (Alois Pumhösel, 10.3.2019)