Der Exzellenzcluster POLiS (Post-Lithium Storage) erforscht neue Batteriematerialien und Technologiekonzepte für eine leistungsfähige und nachhaltige Speicherung elektrischer Energie. Ziel des Clusters ist es, Elektrodenmaterialien und Elektrolyte zu entwickeln, die nachhaltige Systeme auf der Basis von Natrium-, Magnesium-, Aluminium-, Kalzium- und Chlor-Ionen ermöglichen.
Lithium-Ionen- und Metallhydrid-Batterien sind etablierte Systeme, die derzeit erfolgreich zur Energiespeicherung in elektrisch betriebenen Anwendungen eingesetzt werden. Um zukünftige Geräte sicherer, kostengünstiger, nachhaltiger und leistungsfähiger zu machen, sucht die weltweite Forschung nach Alternativen zu den derzeitigen Systemen. Lithium soll durch andere Elemente ersetzt werden, die auch bidirektionale Batterien möglich machen können. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, alle Komponenten der Batterie neu zu entwickeln und die elektrochemischen Prozesse zu verstehen. Von den vier neuen Batterietypen, die derzeit Gegenstand internationaler Forschung sind und auf der Verwendung von Magnesium, Natrium, Chlorid oder Fluorid als Ladungsträger basieren, wurden zwei (Chlorid-Ionen- und Fluorid-Ionen-Batterie) erstmals vom Helmholtz Institut Ulm (HIU) vorgestellt. HIU hat den derzeit besten Elektrolyten für eine Magnesiumbatterie entwickelt, der auch den Bau der ersten reversibel arbeitenden Magnesium-Schwefel-Zellen mit verlängerten Zyklen ermöglicht hat. Mit Ausnahme der Natrium-Ionen-Batterie haben alle diese Systeme das Potenzial, deutlich höhere Energiespeicherdichten zu erreichen als die heutigen Lithium-Ionen-Batterien. Das HIU hat auf diesen neuen Forschungsfeldern eine Vorreiterrolle gespielt.
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