Mit Drohnen lassen sich entlegene Gebiete im ländlichen Raum erreichen und im Notfall schnell mit Medizin versorgen. Sie können einen modernen großflächigen Ackerbau ermöglichen, komplizierte Messungen – etwa für Bauvorhaben oder bei Umweltkatastrophen – vornehmen und in vielen weiteren Bereichen eingesetzt werden. Der Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft rechnet damit, dass allein der deutsche Drohnenmarkt bis zum Jahr 2030 von 574 Millionen auf nahezu 3 Milliarden Euro wachsen wird. Und damit steigt auch der Bedarf an leichten, leistungsfähigen Batterien.

Schafft man es, die Reichweite einer solchen Drohne zu erhöhen, lassen sich weiter entfernte Regionen erreichen, mehr Menschenleben retten und größere Nutzlandschaften untersuchen, bevor die Drohnen eine Ladestation anfliegen müssen. Aber vor allem lassen sich damit auch ganz neue Anwendungsfelder und Kundenkreise erschließen. Hier setzt das Projekt HiPoLiS an. Bislang werden in den meisten Drohnen Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Durch den Einsatz von Lithium-Schwefel-(Li-S-)Batteriezellen könnte bei gleichem Gewicht fast doppelt so viel Energie gespeichert und damit die Reichweite der Drohnen deutlich erhöht werden. Dass Li-S-Batterien bei gleichem Energieinhalt mehr Platz beanspruchen als Lithium-Ionen-Batterien ist dabei kein so großer Nachteil wie etwa in Elektroautos, wo der verfügbare Bauraum stark begrenzt ist.

Da für die Drohnen in unwegsamem Gelände oft nur eine kleine Start- und Landefläche zur Verfügung steht, müssen sie wie ein Multicopter senkrecht starten. Dieser Start- und Landevorgang erfordert deutlich mehr elektrische Leistung (also Strom pro Zeit) als der Vorwärtsflug wie ein Propellerflugzeug. In diesem Punkt sind Li-S-Batterien bisher den Lithium-Ionen-Batterien noch deutlich unterlegen. Dies soll im Projekt HiPoLiS geändert und der Erfolg in einer Prototyp-Fluganwendung mit verlängerter Flugdauer demonstriert werden.

Dafür untersuchen die Projektbeteiligten zunächst, welche Faktoren den Transport der aktiven Ionen und deren Einbau in die Elektroden beim Be- und Entladen beeinflussen, denn diese Prozesse bestimmen, wie schnell die gespeicherte Energie der Batterie entnommen werden kann. Die Messergebnisse werden dann genutzt, um optimierte Rezepturen für den Elektrolyten, effizientere Strukturen für die Kathoden und verbesserte Designs für die gesamte Zelle zu entwickeln.