Neue Batteriematerialien werden bisher meist in kleinen Labormengen getestet. Eine neue Pilotlinie in Ulm könnte das ändern und den Weg vom Forschungslabor zur industriellen Produktion deutlich verkürzen. Denn sie ermöglicht die Herstellung von bis zu 100 Kilogramm Material pro Charge.
Die Entwicklung von neuartigen Batteriematerialien stellt oft einen langwierigen Prozess dar. Vor allem der Weg vom Forschungslabor in die industrielle Produktion ist oft lang und aufwändig.
Problematisch ist dabei vor allem die Produktion in größerem Maßstab. Denn viele vielversprechende Materialien lassen sich zwar im Labor in kleinen Mengen herstellen, sind in der Großproduktion dann aber problematisch.
Was bei wenigen Gramm in kleinen Testreihen funktioniert, muss sich nicht unbedingt ohne Weiteres auf mehrere Kilogramm übertragen lassen. Denn dafür müssen Herstellungsprozesse angepasst, Materialeigenschaften konstant gehalten und die Reproduzierbarkeit sichergestellt werden.
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm will diese Lücke nun schließen. Eine neue Pilotlinie kann dafür Batteriematerialien bis zu 100 Kilogramm pro Charge herstellen.
Bis zu 100 Kilogramm pro Charge: So funktioniert die neue Pilotlinie
Die Pilotlinie „Powder-Up!“ am ZSW in Ulm ermöglicht es, neue Batteriematerialien unter realitätsnahen Bedingungen herzustellen. Dafür können Chargen von bis zu 100 Kilogramm skaliert werden.
Die maximale Kapazität der Pilotlinie liegt bei 100 Kilogramm Material pro Charge. Nach Angaben des ZSW konnten erste Kathodenmaterialien bereits erfolgreich auf Mengen von rund 15 Kilogramm hochskaliert werden.
Das Projekt umfasst mehr als 135 Anlagen und Geräte auf rund 2.400 Quadratmetern Nutzfläche. Hier stehen alle Geräte zur Verfügung, die sämtliche Produktionsschritte von der Materialsynthese bis zur Qualitätssicherung abdecken können.
Im Mittelpunkt der Forschung sollen dabei vor allem neuartige Kathodenmaterialien stehen. Sie bilden den Pluspol einer Batterie und gehören insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien zu den teuersten und ökologisch problematischsten Bestandteilen.
Grund dafür sind unter anderem Bestandteile wie Nickel und Kobalt, die bei ihrer Gewinnung hohe Kosten und Umweltbelastungen verursachen. Ein Schwerpunkt der Ulmer Pilotlinie liegt deshalb auf der Weiterentwicklung sogenannter NMC-Kathodenmaterialien, die aus Nickel, Mangan und Kobalt bestehen. Diese Materialien ermöglichen eine hohe Energiedichte und können so vor allem für Elektroautos mit großer Reichweite interessant sein.
Bessere Verzahnung von Forschung und Industrie
Die neue Pilotlinie soll auch eine stärkere Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie ermöglichen. Unternehmen und Forschungseinrichtungen können die Anlage nutzen, um neue Batteriematerialien gemeinsam zu entwickeln, Herstellungsverfahren zu erproben und deren Eignung für die industrielle Produktion zu überprüfen.
So sollen vielversprechende Forschungsergebnisse schneller in die Praxis überführt und der aufwendige Übergang vom Labormaßstab zur Serienfertigung erleichtert werden. „Mit Powder-Up! können Unternehmen eigene Materialkonzepte industrietauglich validieren, gemeinsam neue Syntheseverfahren entwickeln oder von der digitalen Datenplattform profitieren“, erklärt ZSW-Vorstand Prof. Dr. Markus Hölzle. „Das ZSW ist damit der bundesweite Ansprechpartner für alle, die verbesserte Materialien für Batterien entwickeln und für die Massenproduktion vorbereiten möchten.“
Die Forschung in der neuen Pilotlinie fokussiert sich aktuell mit Lithium-Eisen-Phosphat auf eine zweite Produktklasse für Kathodenmaterialien, bei der bereits Mengen im Kilogrammmaßstab hergestellt werden können. Zusätzlich stehen auch Materialien für Natrium-Ionen-Batterien im Fokus.
Unser Zins-Tipp
Eröffne jetzt dein kostenloses Myntro Festgeld und erhalte 3,43 Prozent Zinsen auf dein Geld – und das garantiert für 12 Monate!
Anzeige
Auch interessant:
- Strom aus unsichtbarem Licht: Forscher wollen mehr aus der Sonne rausholen
- Bis zu 20 Prozent längere Lebensdauer: Forscher lösen teures Problem bei E-Auto-Akkus
- Neue Batterie-Technologie: Dieser Klebstoff könnte das Recycling grundlegend verändern
- Durchbruch bei Lithium-Ionen-Akkus? Forscher aus Deutschland setzen auf Alufolie
