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Dmitry Momotenko

Gunther Wittstock

23. März 2021   041/21    Forschung / Personalie

Batterien der Zukunft

Europäische Spitzenförderung: 2,25 Millionen Euro für neue Nachwuchsgruppe am Institut für Chemie

Oldenburg. Eine völlig neue Art Batterien herzustellen steht im Mittelpunkt eines neuen Forschungsprojekts an der Universität Oldenburg. In den kommenden fünf Jahren wird der Chemiker Dr. Dmitry Momotenko ein innovatives dreidimensionales, elektrochemisches Druckverfahren weiterentwickeln und erforschen, mit dem sich Lithium-Ionen-Batterien herstellen lassen. Ziel ist, die Stromspeicher sehr viel leistungsfähiger zu machen und Ladezeiten auf wenige Sekunden zu verkürzen. Der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) fördert das Vorhaben NANO-3D-LION mit rund 2,25 Millionen Euro im Rahmen eines sogenannten „Starting Grant“. Mit dieser Förderung unterstützt der ERC exzellente Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler, die eine eigene Arbeitsgruppe aufbauen möchten.

Mobile elektronische Geräte, elektrische Fahrzeuge oder Robotersysteme benötigen effiziente Stromspeicher. Allerdings ist die Leistung gängiger, wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer Bauweise begrenzt. In dem neuen Projekt forscht Momotenko daher daran, Batterien künftig mit einer 3D-Drucktechnik auf der Nanoskala herzustellen. „Wir freuen uns sehr, dass Dmitry Momotenko sich entschieden hat, seine vom ERC geförderte Forschung an der Universität Oldenburg durchzuführen. Wir erweitern damit unsere Expertise auf dem Gebiet der Elektrochemie um Know-How für die gezielte Manipulationen auf der Nanometerskala“, sagt Prof. Dr. Gunter Wittstock, mit dessen Arbeitsgruppe „Physikalische Chemie - Elektrochemie“ der Nachwuchswissenschaftler künftig eng zusammenarbeiten wird. „Das Vorhaben könnte die bisherige Batterie-Technologie revolutionieren und einen großen Einfluss auf das Design von Hochleistungsbatterien haben“, betont Wittstock.

Die wissenschaftlichen Grundlagen für das neue Forschungsprojekt hat Momotenko während seiner bisherigen Tätigkeit an der ETH Zürich (Schweiz) gelegt. Das Verfahren, mit dem der Chemiker künftig ultrakleine Strukturen für Batterien herstellen möchte, fußt auf drei Schritten: Zunächst entwickelt die Arbeitsgruppe eine entsprechende 3D-Druckplattform. „Herzstück sind hier die von mir entwickelten Druckdüsen mit Öffnungen von nur wenigen Nanometern“, erläutert Momotenko. In einem nächsten Schritt passen die Forscher die Druckplattform für Anwendungen im Nanobereich an. Schließlich wandeln sie mit entsprechenden elektrochemischen Verfahren die gedruckten Metallteile in aktives Elektrodenmaterial um.

„Mit dieser Technik können wir Batterien herstellen, deren Oberfläche tausendfach größer als bei herkömmlichen Modellen ist“, erläutert Momotenko. Die neue Architektur soll es ermöglichen, dass die Batterien eine deutliche höhere Leistung als bisher aufweisen und sich 1000-fach schneller, innerhalb weniger Sekunden, aufladen lassen. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte die 3D-Drucktechnik zudem breite Anwendungen auch in anderen Bereichen finden, beispielsweise für die Entwicklung von implantierbaren Elektroden oder die Herstellung von Biosensoren.

Dr. Dmitry Momotenko, Jahrgang 1987, studierte an der Lomonosov Universität in Moskau (Russland) Chemie und erwarb an der École Polytechniques Fédérale de Lausanne (Schweiz) den Doktortitel. Bereits während seiner Tätigkeit in Lausanne knüpfte der Chemiker im Rahmen einer Projektkooperation erste Kontakte zu der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Gunther Wittstock am Institut für Chemie der Universität Oldenburg. Nach der Promotion war Momotenko mit einem Marie-Curie-Stipendium der Europäischen Union in einer renommierten Arbeitsgruppe an der Universität Warwick (UK) tätig, bevor er an die ETH Zürich wechselte, wo er in einem vom Schweizer Nationalfonds geförderten Projekt wissenschaftliche Vorarbeiten zu dem jetzt bewilligten Vorhaben durchführte.

Weblinks

• uol.de/pc2

Bilder

Mit Hilfe eines Starting-Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) forscht der Chemiker Dr. Dmitry Momotenko an einem Verfahren, um Lithium-Ionen-Batterien auf eine völlig neue Art herzustellen. Foto: Daniel Schmidt/ Universität Oldenburg [Bild herunterladen]