Es ist eines der größten Probleme der anstehenden Energiewende: Insbesondere durch die Umstellung auf Wind- und Solarenergie hängt die Stromerzeugung von den Witterungsbedingungen ab. Ebensowenig ist der Energieverbrauch konstant, sondern schwankt stark über die Tageszeit. Mit ausreichend großen Batterien ließe sich eine Versorgung mit regenerativem Strom rund um die Uhr garantieren. Auch in der Elektromobilität gibt es Bedarf nach immer besseren Speichermöglichkeiten für Elektrizität. Darüber hinaus stellt sich vor allem bei großen und teuren Energiespeichern die Frage der Haltbarkeit.

Um die heutigen Batterien zu verbessern, muss man die Prozesse in ihrem Inneren verstehen. Obwohl die grundsätzliche Funktionsweise schon seit mehreren Jahrhunderten bekannt ist, steckt der Teufel im Detail: Möchte man alle Vorgänge beschreiben, die sich auf mikroskopischer und makroskopischer Ebene abspielen, braucht man komplizierte mathematische Modelle, die sich nicht ohne weiteres lösen lassen. Deswegen greifen Fachleute tief in die Trickkiste und nutzen Näherungsverfahren, computergestützte Simulationen und maschinelles Lernen, um möglichst präzise Modelle von Batterien zu entwickeln. Dadurch können wir Herstellungsprozesse verbessern und die Lebenszeit der Geräte verlängern …