Roadmap für die Batterieforschung in Europa

Die Roadmap für die Batterieforschung: Neue Materialien, neue Funktionen und ressourcensparende Herstellung gesucht. Zu sehen ist das Deckblatt der Roadmap.Grafik: BATTERY 2030+
Die Roadmap für die Batterieforschung: Neue Materialien, neue Funktionen und ressourcensparende Herstellung gesucht.
Forscher aus ganz Europa haben sich in der Forschungsinitiative BATTERY 2030+ zusammengeschlossen. Ihre Roadmap für die Batterieforschung setzt auf neue Materialien und will neue Batterietypen mit Selbstheilungskräften für eine längere Lebensdauer ausstatten.

Um die Batterien der Zukunft zu entwickeln, haben Partner aus Wissenschaft und Industrie aus ganz Europa die Forschungsinitiative BATTERY 2030+ auf den Weg gebracht. Eine Roadmap präzisiert nun die Meilensteine: eine gemeinsame Plattform zur Materialentwicklung mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI), vernetzte Sensoren und Selbstheilungstechnologie für Batterien sowie nachhaltige Herstellungs- und Recyclingverfahren. Über die Forschungsplattform CELEST sind das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Ulm sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) an dem Konsortium beteiligt.

Die Roadmap für die Batterieforschung identifiziert drei Hauptforschungsrichtungen: „Wir wollen die Suche nach neuen Materialien und dem richtigen Materialmix beschleunigen, neuartige Funktionen auf den Weg bringen sowie Herstellungs- und Recyclingkonzepte etablieren“, sagt Maximilian Fichtner, Sprecher des Zentrums für Elektrochemische Energiespeicherung Ulm-Karlsruhe (CELEST). „Mit BATTERY 2030+ bringen wir nun die Expertise auf den jeweiligen Teilgebieten in ganz Europa zusammen und arbeiten koordiniert. So haben wir die Chance, in der Batterieentwicklung weltweit vorne mitzumischen, auch im Wettbewerb mit den USA und Asien.“

Beschleunigte Materialentwicklung mit Künstlicher Intelligenz

Um zu lernen, wie sich bestimmte Materialien verhalten und wie sie eingesetzt werden müssen, um bestimmte Eigenschaften hervorzurufen, soll zunächst eine weltweit einzigartige Hochdurchsatzanlage aufgebaut werden. Die Kombination von automatisierter Synthese, Charakterisierung und Materialmodellierung sowie Data-Mining-Techniken und KI in der Versuchsauswertung und -planung soll die Entwicklung von neuen Batteriematerialien entscheidend beschleunigen. Aufbauend auf dieser gemeinsamen Plattform wird sich BATTERY 2030+ an die Analyse der Eigenschaften von Materialschnittstellen machen, etwa der Schnittstelle zwischen Elektrode und Elektrolyt oder zwischen aktivem Material und unterschiedlichen Zusätzen.

Intelligente Funktionalitäten und Selbstheilungskräfte

Externe Faktoren wie extreme Temperaturen, mechanische Beanspruchung, übermäßige Leistung während des Betriebs oder einfach nur die Alterung im Laufe der Zeit wirken sich nachteilig auf die Leistung einer Batterie aus. Die Forscher haben sich deshalb vorgenommen, gemeinsam intelligente und vernetzte Sensorkonzepte zu entwickeln, die zukünftig chemische und elektrochemische Reaktionen direkt in der Batteriezelle beobachten sollen. Sie könnten frühe Stadien des Batterieversagens oder unerwünschte Nebenreaktionen entdecken, die zur Batteriealterung führen.

Außerdem sollen die Batterien der nächsten Generation mit „Selbstheilungskräften“ ausgestattet werden: Schäden im Inneren einer Batterie, die sonst zu einem Batterieversagen führen, können durch geschickten Materialeinsatz ausgeglichen werden. Durch Sensoren und Selbstheilung sollen die Batterien zukünftig noch zuverlässiger und ausdauernder werden. So werden auch gebrauchte Zellen von hoher Qualität für einen zweiten Einsatz attraktiv. Außerdem verfolgt das Projekt bereits bei der Entwicklung das Ziel einer möglichst großen Nachhaltigkeit. Parameter wie ressourcensparende Herstellbarkeit, die Recyclingfähigkeit, kritische Rohstoffe und Toxizität fließen direkt in die Algorithmen der MAP-basierten Entwicklung neuer Batteriekonzepte ein.

Die ersten Vorhaben aus der Roadmap für die Batterieforschung hat die EU bereits bewilligt und können nun starten.

Die Roadmap für BATTERY 2030+ kann unter dem nebenstehenden Link heruntergeladen werden.

9.4.2020 | Quelle: KIT | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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