Batterien ohne Lithium: Woran das KIT und seine Partner bis 2032 forschen

Lithium-Ionen-Akkus stecken in Handys, Elektroautos und Heimspeichern. Ihr Rohstoff ist aber begrenzt, und seine Förderung hat ökologische Kosten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Universität Ulm suchen Forschende deshalb nach Alternativen. Der wichtigste Verbund dafür, das Exzellenzcluster POLiS, ist am 1. Januar 2026 in seine zweite Förderphase gestartet. Sie läuft bis 2032.

Interesse an dem Thema gab es in Karlsruhe nicht nur in den Instituten. Auch Studierende organisierten sich: Der Solar- und Umweltverein Fridericiana, eine Hochschulgruppe am KIT, holte mit seiner Untergruppe KINE Vorträge über Energiespeicher an den Campus. Was in der Forschung inzwischen daraus geworden ist, zeigt ein Blick auf die großen Projekte.

POLiS: Batterien jenseits von Lithium

POLiS steht für „Post Lithium Storage“. Das Cluster wurde 2018 erstmals bewilligt. Federführend ist die Universität Ulm, Partner sind das KIT und, neu in der zweiten Phase, die Justus-Liebig-Universität Gießen. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und das Helmholtz-Zentrum Berlin arbeiten als Kooperationspartner mit.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft gab die Verlängerung am 22. Mai 2025 bekannt. In der Runde kamen 98 Anträge in die Endauswahl, 70 Cluster werden bundesweit gefördert. Ein Exzellenzcluster erhält nach Angaben des Helmholtz-Instituts Ulm zwischen 3 und 10 Millionen Euro pro Jahr. Designierte Sprecherin ist Birgit Esser von der Universität Ulm, zur Leitung gehören außerdem Helmut Ehrenberg vom KIT und Jürgen Janek aus Gießen.

Inhaltlich verschiebt sich der Schwerpunkt. In der ersten Phase ging es vor allem um einzelne Bausteine, also Elektroden, Elektrolyte und die Grenzflächen dazwischen. Jetzt stehen ganze Zellen im Mittelpunkt und die Frage, wie sich die Komponenten gegenseitig beeinflussen. Esser beschreibt den Ansatz so, dass man dem Ion durch die Zelle folgt. Untersucht werden verschiedene Ladungsträger, organische wie anorganische Materialien, feste wie flüssige.

Nachhaltigkeit ist fest eingeplant. Das Cluster prüft neue Materialien früh mit Lebenszyklusanalysen und sucht nach sogenannten Game Stoppern. Gemeint sind Hindernisse wie knappe Rohstoffe, an denen eine sonst vielversprechende Chemie später scheitern würde.

Helmholtz-Institut Ulm und CELEST

Das Gebäude auf dem Foto steht nicht in Karlsruhe, sondern in Ulm. Dort startete am 1. Januar 2011 das Helmholtz-Institut Ulm (HIU), eine Außenstelle des KIT auf dem Campus der Universität Ulm, mit der es eng zusammenarbeitet. Bei der Gründung war vorgesehen, dass Bund und Land es im Verhältnis 90 zu 10 finanzieren. Assoziierte Partner sind das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt und das ZSW. Das HIU erforscht elektrochemische Batteriekonzepte der nächsten Generation: Zellen, die mehr Energie speichern, mehr Leistung bringen, sicherer sind, länger halten und weniger kosten.

Seit 2018 bündeln KIT, Universität Ulm und ZSW ihre Speicherforschung zusätzlich in der Plattform CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe). Sie deckt drei Felder ab: Lithium-Ionen-Batterien, Post-Lithium-Batterien und alternative Speicher, worunter vor allem Wasserstoff und Brennstoffzellen fallen.

Neue Zellen müssen auch gebaut werden

Eine Batterie, die im Labor funktioniert, ist noch keine Batterie, die man in Serie fertigen kann. Daran setzt ein Projekt in Karlsruhe an. Am 9. Oktober 2024 eröffnete das KIT in der Forschungsfabrik des wbk Instituts für Produktionstechnik eine agile Batteriezellfertigung, nach eigener Darstellung die erste weltweit. Das Projekt heißt AgiloBat.

Statt eines großen Trockenraums arbeiten dort Roboterzellen, die jeweils ihre eigene trockene Umgebung haben. Ein digitaler Zwilling bildet die Anlage am Rechner ab. Die Linie soll sich schnell auf neue Zellformate und Chemien umstellen lassen. Gefördert wird das Projekt mit knapp 19 Millionen Euro: 14,5 Millionen vom Bundesforschungsministerium und 4,5 Millionen vom baden-württembergischen Wissenschaftsministerium. Beteiligt sind sieben KIT-Institute, das ZSW, das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie und mehrere Industriepartner.

Jürgen Fleischer, Leiter des wbk, begründet den Ansatz offen wirtschaftlich. Deutschland habe nicht die Voraussetzungen, „in der rein kostengetriebenen Massenfertigung“ von Zellen mitzuhalten. Chancen sieht er in einer hochflexiblen, ressourcenschonenden Produktion für Premium- und Nischenmärkte.

Einordnung

Lithiumfreie Batterien sind kein neues Versprechen. Für Elektroautos und Handys bleibt Lithium-Ionen vorerst die Standardtechnik. POLiS ist ein Verbund der Grundlagenforschung, kein Entwicklungsprogramm für ein bestimmtes Produkt. Interessant ist die Kombination: Grundlagenforschung in Ulm und Karlsruhe, eine Plattform für den Austausch und eine Fertigungslinie, die neue Chemien schnell in echte Zellen übersetzen könnte. Ob das am Ende zu Speichern führt, die ohne Lithium auskommen, lässt sich heute nicht sagen.

Quellen

• Helmholtz-Institut Ulm: Cluster of Excellence POLiS extended. Quelle, abgerufen am 02.11.2026
• Helmholtz-Gemeinschaft: Helmholtz-Institut Ulm. Quelle, abgerufen am 02.11.2026
• CELEST: Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe. Quelle, abgerufen am 02.11.2026
• KIT über idw: Weltweit erste agile Batteriezellfertigung eröffnet, 09.10.2024. Quelle, abgerufen am 02.11.2026
• KIT: Pressemitteilung zur Gründung des Helmholtz-Instituts Ulm, 2010. Quelle, abgerufen am 02.11.2026

So entstand dieser Beitrag: Bei der Recherche und beim Schreiben hat eine KI mitgearbeitet. Grundlage sind die oben genannten Quellen. Die Redaktion prüft Zahlen und Aussagen gegen diese Quellen, bevor der Beitrag erscheint.