Hintergrund
Die Elektrifizierung von Gesellschaft und Wirtschaft im Rahmen der Energiewende erfordert Energiespeicher mit vielseitigen Anwendungsprofilen – weit über die Elektromobilität hinaus. Neben den hiermit verbundenen technischen und ökonomischen Anforderungen ergeben sich auch Vorgaben aus gesellschaftlicher und ökologischer Perspektive, welche an der TU Clausthal unter dem Oberbegriff Circular Economy zum übergeordneten Leitthema erklärt wurden.
Die anspruchsvolle Aufgabe der Berücksichtigung aller dieser Anforderungen erfordert neue und vor allem ganzheitliche Lösungsansätze von Forschung und Industrie. Unter ganzheitlich wird hierbei die Berücksichtigung des kompletten Produktlebenszyklus verstanden angefangen bei den Ausgangsmaterialien bis hin zum Recycling am Produktlebensende. Aufgrund der teils konkurrierenden Anforderungen an den Energiespeicher ist eine frühzeitige Adressierung notwendig. So sind die späteren Möglichkeiten der Wiedergewinnung und Weiterverwendung der eingesetzten Rohstoffe bereits in der Materialauswahl ebenso zu berücksichtigen wie die Erfüllung der Performance- und Preisanforderungen.
Projektziele
Unter der Prämisse „Eine Batterie neu denken“ verfolgt das Verbundvorhaben INNOBATT einen innovativen Ansatz für anwendungsspezifische Batteriespeicher, der möglichst viele Stufen der Technologieentwicklung einbezieht. INNOBATT wurde Ende 2022 gestartet (Pressemitteilung) und vereint ein Konsortium aus Wissenschaft und Industrie. Ziel der Projektpartner ist die gemeinsame Entwicklung eines intelligenten elektrischen Speichersystems inklusive der kompletten Neugestaltung der dafür benötigten Konstruktionselemente.
Das Speichersystem basiert hierbei auf der Aluminium-Ionen-Batterie (AIB), welche bereits in vorherigen Forschungsprojekten unter Beteiligung des EST (GridBatt) im Labormaßstab erfolgreich getestet werden konnte. Die Zellchemie zeichnet sich durch kostengünstige, unkritische Materialien bei hoher Zyklenstabilität und hochdynamischer Performance aus.
Die im Projekt entwickelten größerformatigen Pouchzellen sollen unter Einbindung von hochsensitiven quantenbasierten Sensoren in Kombination mit einem drahtlosen Batteriemanagementsystem (BMS) zu einem vollständigen Demonstrator verschaltet werden. Mit diesem ambitionierten Vorhaben soll die Leistungsfähigkeit des neuartigen Energiespeichers jenseits des Labormaßstabs bewiesen werden.
Projektstruktur
Die Partner im Verbundprojekt INNOBATT sind das Fraunhofer IISB Erlangen/Freiberg als Konsortialführer, der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente (LEB) der FAU Erlangen-Nürnberg, das Forschungszentrum Energiespeichertechnologien EST der TU Clausthal sowie die Unternehmen HIMA Paul Hildebrandt GmbH Brühl und ACCUREC-Recycling GmbH Krefeld.
Das EST Goslar beschäftigt sich in dem Projekt mit der Charakterisierung der Zelleigenschaften, wobei auf die jahrelange Erfahrung mit Batterietests von Lithium-Ionen-Batterien im normalen Betriebsbereich und unter Extrembedingungen sowie die zugehörige Infrastruktur am Standort „Am Stollen“ zurückgriffen werden kann. In engem Austausch mit der Zellentwicklung vom Fraunhofer IISB soll so die Performance bei der Skalierung der Zellen kontrolliert und tiefer verstanden werden. Darüber hinaus ist das EST für die Zusammenführung der Zellen und innovativen Sensorik zu einem Modul verantwortlich, wobei besondere Aufmerksamkeit auf einer optimierten Verwertbarkeit am Produktlebensende liegt.
