Forschungsstart bei BATTERY2030+

04.09.2020

Die Projekte der europäischen Forschungsinitiative BATTERY 2030+ haben alle Ihre Forschung aufgenommen. Ziel ist es, Europa bei der Entwicklung und Produktion der Batterien der Zukunft an die Weltspitze zu bringen. Diese Batterien müssen mehr Energie speichern, eine längere Lebensdauer haben und sicherer und umweltfreundlicher als die heutigen Batterien sein, um den Übergang zu einer klimaneutraleren Gesellschaft zu erleichtern. Das Projekt wird von der Universität Uppsala geleitet. Über die Forschungsplattform CELEST sind das KIT und die Universität Ulm mit ihrem gemeinsamen Helmholtz-Institut Ulm (HIU) beteiligt. Gleichzeitig verstärkt das Projekt die Forschungsaktivitäten vom Exzellenzcluster POLiS.

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„Wir sind endlich einsatzbereit! Dies ist eine wichtige langfristige Forschungsinvestition auf dem Gebiet der Batterien, die Europas Forschungsposition stärken und dazu beitragen wird, eine Industrie zu haben, die die Batterien der Zukunft herstellen kann“, sagt Professor Kristina Edström von der Universität Uppsala, die Koordinatorin von BATTERY 2030+ ist. „Wir arbeiten seit mehreren Jahren an der Roadmap, auf die wir unsere Forschungsanstrengungen stützen und die wir im März dieses Jahres vorgestellt haben. Jetzt beginnen die verschiedenen Forschungsprojekte, und wir sorgen dafür, dass unsere Ideen zu neuem Wissen und neuen Produkten führen – und natürlich zu besseren Batterien.

Ab dem 1. September besteht diese große Initiative aus sieben Projekten mit einem Gesamtbudget von 40,5 Millionen Euro aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der EU.

BATTERY 2030+ ist ein großes Forschungsumfeld, wobei Schweden und die Universität Uppsala die Gesamtaktivitäten koordinieren. Ziel ist es, umweltfreundlichere und sicherere Batterien mit besserer Leistung, größeren Lagermöglichkeiten und längerer Lebensdauer zu schaffen. Die aktuellen Forschungsprojekte sind in drei verschiedenen Bereichen angesiedelt:

I. Entwicklung einer europäischen Infrastrukturplattform zur Kombination von groß angelegten Berechnungen und experimentellen Studien, um die komplexen Reaktionen, die in einer Batterie ablaufen, abzubilden.

II. Entwicklung und Integration von Sensoren, die den Zustand der Batterie in Echtzeit untersuchen und darüber berichten.

III. Entwicklung von selbstheilenden Komponenten, die die Lebensdauer der Batterie verlängern und die Sicherheit verbessern.

 

Fakten zu den Projekten

BIG-MAP (www.big-map.eu) unter der Leitung von Professor Tejs Vegge, Technische Universität Dänemark, ist ein Projekt, das KI-unterstützte Methoden entwickeln wird, um die Entdeckung neuer Materialien und Batteriekonzepte zu beschleunigen. Es basiert auf der Schaffung neuer Berechnungsmodelle und experimenteller Methoden, die Hand in Hand gehen können, um die komplexen Reaktionen zu verstehen, die innerhalb der Batterie ablaufen. Es versucht zu verstehen, welche Elektrodenmaterialien und Elektrolyte am besten kombiniert werden können, damit eine Batterie so viel Energie wie möglich speichern oder in verschiedenen Situationen schnell geladen werden kann. Die Liste der Partner umfasst akademische und industrielle Führungskräfte sowie große Forschungsinfrastrukturen in Europa, wie Synchrotron- und Neutronenanlagen sowie Hochleistungsrechenzentren.

INSTABAT, unter der Leitung von Dr. Maud Priour, CEA Frankreich, wo vier eingebettete physikalische Sensoren (optische Fasern mit Fiber-Bragg-Gitter und Lumineszenzsonden, Referenzelektrode und photoakustischer Gassensor) und zwei virtuelle Sensoren (basierend auf elektrochemischen und thermischen reduzierten Modellen) entwickelt werden, um eine zuverlässige operando-Überwachung der Schlüsselparameter von Batteriezellen durchzuführen.

Unter der Leitung von Jon Crego, Ikerlan in Spanien, wird SENSIBAT Sensoren entwickeln, die die interne Temperatur, den Druck, die Leitfähigkeit und die Impedanz von Batterien messen. Diese Sensoren werden in ein Batteriesystem integriert und ermöglichen die Entwicklung fortschrittlicher Batteriezustandsalgorithmen. Die Ergebnisse werden verwendet, um eine genauere Steuerung und eine höhere Leistung der Batterie während ihrer gesamten Lebensdauer zu erreichen.

SPARTACUS unter der Leitung von Gerhard Domann, Fraunhofer ISC, Deutschland, wird integrierte akusto-mechanische und thermische Sensoren entwickeln und sie mit fortschrittlicher Impedanzspektroskopie kombinieren, um Reaktionen, die zu einer Verschlechterung der Batterie führen, zu erkennen und zu verstehen. Diese umfassende Sensorlösung wird ein fortschrittliches Batteriemanagement ermöglichen, das ein schnelles Laden von Batteriemodulen ohne wesentliche negative Auswirkungen auf Lebensdauer und Sicherheit ermöglicht.

BAT4EVER unter der Leitung von Dr. Maitane Berecibar, Vrije Universiteit Brussel, zielt auf die Entwicklung und Untersuchung eines neuen Typs von Lithium-Ionen-Batterien ab, der selbstheilende Polymere in Siliziumanoden, Kathoden mit Kern-Hülle-Struktur und Elektrolyten integriert. Die selbstheilenden Batterien von BAT4EVER werden die Mikroschäden tolerieren und Elementverluste während mehrfacher Aufladezyklen ausgleichen. Sie werden sicherer und haltbarer sein und durch die Einführung ausgeklügelter Heilungsmechanismen mehr Energie speichern und behalten als heutige Batterien.

HIDDEN wird von Dr. Marja Vilkman, VTT, Finnland, geleitet. Das Projekt wird neue Arten von Elektrolyten und Separatoren mit „selbstheilenden“ Eigenschaften untersuchen. Die Herausforderung besteht darin, Festphasenbatterien mit Lithiummetall als negativer Elektrode herzustellen, um die Kapazität der Batterie zu erhöhen.

BATTERY 2030+ (https://battery2030.eu/about-us/partners/core-group/) wird von Professor Kristina Edström von der Universität Uppsala geleitet. Das Projekt ist eine Koordinierungs- und Unterstützungsmaßnahme, die die gemeinsamen Aktivitäten im Rahmen der Initiative BATTERY 2030+ erleichtern wird, wie z.B. Verbreitung, Datenaustausch, Lehrpläne, Nutzungsstrategien und Weiterentwicklung der Roadmap. Darüber hinaus wird das Projekt starke Verbindungen zu nationalen Batterienetzwerken sicherstellen und eng mit anderen großen europäischen Batterieinitiativen wie der European Battery Alliance und Batteries Europe zusammenarbeiten.

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