Forschung für Zellproduktion und Batteriesicherheit

Um Deutschland zu einem führenden Anbieter für Elektromobilität zu entwickeln, sind sichere Batterien und  Produktionskenntnisse notwendig. Dies wurde durch die Berichte der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) bestätigt. Anregungen der NPE spiegeln sich in konkreten Maßnahmen des Bundesforschungsministeriums wieder, die seit 2012 konsequent umgesetzt wurden. Sowohl für mobile als auch für stationäre Anwendungen sind Batterien zur Speicherung des Stroms eine Schlüsselkomponente und notwendig für die gesamte Elektrifizierung von technischen Systemen.

Im Verbundvorhaben SafeBatt forschen 14 Partner an der Verbesserung der Sicherheit von Batteriezellen. Am MEET, dem Batterieforschungszentrum der Universität Münster, fördert das Bundesforschungsministerium den Aufbau des Elektrolytlabors. Elektrolyte stellen in den Batterien den Kontakt zu den Elektroden her und spielen eine Schlüsselrolle im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Lebensdauer der Batterien. Kernstück des Labors wird eine Anlage zur schnellen, automatischen Bewertung neuer Elektrolyte für die Batteriezellen.

Nachdem in kleinerem Maßstab in den Verbundprojekten ProLIZ und DryLIZ an Instituten in Dresden und München unter Beteiligung der Automobilindustrie anwendbare Technologien und automatisierte Produktionsverfahren zur wirtschaftlichen Massenfertigung von Lithium-Ionen-Zellen entwickelt, erprobt und optimiert wurden, vereinbarte das BMBF mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg in Ulm (ZSW) und dem Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterie den Aufbau einer großen Forschungsproduktionslinie für Batteriezellen. Im Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterie haben sich Unternehmen und anwendungsnahe Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen, um die Zell- und Batterieindustrie in Deutschland zu fördern. Mit dieser modularen Forschungsproduktionslinie zur seriennahen Fertigung großer prismatischer Lithium-Ionen-Zellen soll für Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette von Material- und Zellherstellern über die Automobilindustrie bis hin zu Maschinen- und Anlagenbauern die Möglichkeit geschaffen werden, gemeinsam mit Forschungseinrichtungen Material-, Prozess- und Fertigungstechnologien zu erforschen.

Institutionelle Förderung: Helmholtz-Institute in Ulm und Münster

Helmholtz-Institute bilden die Grundlage für eine dauerhafte enge Zusammenarbeit zwischen Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Helmholtz-Zentren auf spezifischen Forschungsfeldern. Über die Vernetzung der gemeinsamen Forschung mit einschlägigen Partnerinstitutionen vor Ort und überregional entwickeln sich die Helmholtz-Institute zu Schwerpunktzentren auf ihrem wissenschaftlichen Gebiet. Die Institute bauen eine Brücke zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung.

Zum Januar 2011 wurde das Helmholtz Institut für elektrochemische Energiespeicherung in Ulm (HIU) gegründet. Als Außenstelle des Karlsruher Instituts für Technologie soll hier in Kooperation mit der Universität Ulm sowie den Forschungszentren ZSW und DLR die Batterieforschung entscheidend voran getrieben werden. Im Zentrum stehen Arbeiten zur Elektrochemie, Materialien, Batteriesystemen, Modellierung und Methodenentwicklung.

Zum Oktober 2013 wurde grünes Licht für die Gründung des Helmholtz-Instituts für Ionics in Energy Storage (HI MS) gegeben. Es bündelt die Kompetenzen der Universität Münster, der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich und wird als dauerhafte Außenstelle des Forschungszentrums Jülich betrieben. Forscherinnen und Forscher im HI MS werden sich künftig speziell der Untersuchung von Elektrolyten widmen. Die Eigenschaften des Elektrolyten bestimmen maßgeblich wesentliche Merkmale wie die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Lebensdauer einer Batterie.

In 2009 begann die Aufholjagd mit den ersten Aktivitäten im Rahmen der BMBF-Kompetenzverbünde zur Elektrochemie. Die beiden Helmholtz-Institute Ulm und Münster bauen auf diesem Wissen auf und stellen die  konsequente strategische Verstetigung der begonnenen Arbeiten dar.