Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist es, einen Beitrag zur verstärkten Nutzung von erneuerbaren Energieträgern zu leisten sowie eine Erweiterung und Verbesserung der grundlegenden Verständnisse zur thermischen, elektrischen und stofflichen Speicherung von Energie.

Elektrochemische Energiespeicher sind, neben ihrer Bedeutung für die Elektromobilität, insbesondere für den Ausbau dezentraler stationärer Anwendungen im Zusammenhang mit regenerativer Stromerzeugung unerlässlich. Dies betrifft neben der Gewährleistung der Netzstabilität besonders den Ausbau regional autarker Energieversorgung.

Neben Beiträgen zur Fortentwicklung etablierter Technologien zielt das Vorhaben zentral auf die Bereitstellung von Modellen, die voraussichtlich vollkommen neue Systeme darstellen werden. Bezüglich der Leistungsparameter und dem erforderlichen Lastmanagement sollen diese ideal auf die Anwendungsfälle autarker Energieversorgungssysteme in Zusammenhang mit regenerativer Stromerzeugung unter Berücksichtigung strategischer Ressourcen-, Umwelt- und Kostenfragen angepasst sein.

Hierfür kommen moderne Methoden der Kristallographie, der Kristallchemie und der kristallphysikalischen Struktur- und Eigenschaftsvorhersage zum Einsatz.
Die Klasse der oxidischen Kristalle steht besonders im Fokus des Projekts, da sie eine breite Palette von gekoppelten (Energiewandlungs-) Phänomenen aufweisen, welche bisher überwiegend Verwendung in elektronischen Bauteilen findet. Auch im Bereich metastabiler Zustände und thermodynamischer Phasenumwandlungen kristalliner Materialien liegen noch nicht gehobene Potentiale für stationäre Energiespeicher.

Außerordentlich interessante Stoffe mit noch ungeahnten Potentialen stellen auch Biomineralien dar. Diese natürlichen Komposite sind wichtige Substanzen in der belebten Natur und sind hervorragend an Prozesse angepasst, die elektrochemisch vergleichbar sind. Im Rahmen des Projekts werden diese Materialien und biomimetischen Prinzipien hinsichtlich neuartiger elektrochemischer Speicherkonzepte untersucht.

Im Rahmen von CryPhysConcept soll auf neue Konzepte elektrochemischer Speicherzellen durch Anwendung kristallographischer und kristallphysikalischer Methoden und Konzepte fokussiert werden. Allein eine Einbeziehung der im Lastfall auftretenden exothermen chemischen und Joule´schen Wärme für das Materialdesign und das Layout der Funktionselemente unter Einbeziehung kristallphysikalischer Kopplungsphänomene birgt enormes Potential für die Steigerung der Effizienz der betreffenden Energiespeicher. An Materialien und biomimetischen Prinzipien der belebten Natur lassen sich vielversprechende Anleihen für neuartige elektrochemische Speicherkonzepte nehmen.

Im Rahmen stationärer Energiespeicher sind entsprechende Materialien, und besonders deren Kombinationen, bislang noch nicht auf den Maßstab industrieller Anwendungen gehoben worden. Hierzu ist eine Betrachtung der gesamten Innovationskette, ausgehend von der Grundlagenforschung über die angewandte Forschung bis hin zum industriellen Technologietransfer erforderlich. Dies kann von der TU Bergakademie Freiberg als nationaler Ressourcenuniversität, in deren Fokus zugleich die Entwicklung neuer Materialien und Technologien für eine nachhaltige Stoff- und Energiewirtschaft steht, in idealer Weise geleistet werden.