18.11.2020

Acht Forschende des KIT sind dieses Jahr unter den meistzitierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern weltweit. Ebenfalls dabei: zwei Batterieforscher. Neben Professor Jürgen Janek wird HIU-Direktor Prof. Stefano Passerini zu den einflussreichsten Forscherinnen und Forschern gezählt. Passerini gilt schon seit 2015 zu den bedeutendsten Wissenschaftlern weltweit.

Our Director at HIU, Prof. Stefano Passerini is again among the #HighlyCitedResearchers 2020. His team and the entire institute are very proud. His statement ?⚡️? pic.twitter.com/mGd12i68Qk

— Helmholtz Institute Ulm (@HelmholtzUlm) November 19, 2020

Die Nennung des eigenen Werkes in anderen Publikationen ist für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aller Fachrichtungen immens wichtig. Die Zitierhäufigkeit ist ein wesentliches Indiz für den Einfluss und das Ansehen innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Dieses Jahr sind – neben Passerini – sieben weitere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT unter den „Highly Cited Researchers“, einer von der „Web of Science Group“ geführten Rangliste. Sie nennt die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, deren Publikationen am häufigsten zitiert wurden. Für die aktuelle Liste werteten die Autoren Veröffentlichungen der Jahre 2009 bis 2019 aus. Eine Publikation gilt erst dann als „Highly Cited“, wenn sie in ihrem Fachgebiet und ihrem Erscheinungsjahr zu den Top 1 % der Gesamtzitationen zählt.

Zu den „Highly Cited Researchers“ des KIT in diesem Jahr gehören:

– Professorin Almut Arneth, Leiterin der Abteilung „Ökosystem-Atmosphäre Interaktionen“ am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung

– Professor Klaus Butterbach-Bahl, Leiter der Abteilung „Bio-Geo-Chemische Prozesse“ am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung

– Dr. Amir-Abbas Haghighirad, Institut für Quanten-Materialien und Technologien

– Professor Jürgen Janek, Institut für Nanotechnologie, Wissenschaftlicher Leiter des Gemeinschaftslabors BELLA von KIT und BASF SE sowie Forschungsgruppenleiter an der Justus-Liebig-Universität Gießen

– Professor Stefano Passerini, Direktor des Helmholtz-Instituts Ulm und Leiter der Forschungsgruppe „Elektrochemie der Batterien“

– Professor Holger Puchta, Leiter des Botanischen Instituts und Leiter der Arbeitsgruppe „Molekularbiologie und Biochemie“

– Professor Alexandros Stamatakis, Institut für Theoretische Informatik und Forschungsgruppenleiter am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS)

– Professor Martin Wegener, Institut für Angewandte Physik, Wissenschaftlicher Direktor am Institut für Nanotechnologie und Sprecher des Exzellenzclusters „3D Matter Made to Order“

Seit Januar 2014 ist Passerini als Professor am Helmholtz-Institut Ulm tätig. Von 2015 bis 2018 war er stellvertretender Direktor des Instituts. Seit dem 10.10.2018 leitet er das HIU als Direktor. Er arbeitet seit 30 Jahren an der Entwicklung von Materialien und Systemen für elektrochemische Energiespeicherung. Mit seiner Forschung konzentriert er sich auf das grundlegende Verständnis und die Entwicklung von Materialien für Lithium-Batterien, wie ionische Flüssigkeiten, Polymer-Elektrolyte und Elektrodenmaterialien.

04.11.2020

Besondere Ehrung für die Jung-Wissenschaftlerin Dr. Montaha Anjass. Die 32-jährige ist eine von acht Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern aus Baden-Württemberg, denen am Mittwoch der mit 5.000 Euro dotierte Förderpreis des Arbeitgeberverbandes Südwestmetall verliehen wurde. Anjass erhielt die Auszeichnung für ihre Dissertation an der Universität Ulm zum Thema „Experimental and theoretical reactivity studies of molecular metal oxides for energy conversion and storage”.

Die Doktorarbeit befasst sich mit der Herstellung verschiedener molekularer Metalloxide und der Untersuchung auf ihre Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf ihre Eignung als Aktivmaterial in elektrochemischen Speichern. Die Dissertation basiert auf einer bemerkenswerten Anzahl von sechs begutachteten Veröffentlichungen in internationalen Fachzeitschriften, die einen weiten Forschungsbereich abdecken von grundlegenden elektrochemischen Untersuchungen über Stabilitätsanalysen bis hin zum Alterungsverhalten in elektrochemischen Laborzellen bzw. Batteriezellen.

Mit dem Förderpreis würdigt Südwestmetall seit über 30 Jahren herausragende Dissertationen des wissenschaftlichen Nachwuchses mit besonderer Bedeutung für die industrielle Arbeitswelt und deren sozialpolitischen Rahmenbedingungen. Der Südwestmetall-Vorsitzende Dr. Stefan Wolf lobte die große thematische Bandbreite der diesjährigen prämierten Dissertationen. In Richtung Landesregierung forderte er eine stärkere Unterstützung der Hochschulen bei der Digitalisierung ein: „Aufgrund der Corona-Pandemie ist das Sommersemester als digitales Semester angeboten worden. Auch das laufende Semester wird voraussichtlich überwiegend digital stattfinden. Die Erfahrungen daraus müssen nun genutzt werden, um auf dem Weg zu einem ‚Campus 4.0‘ ein großes Stück voranzukommen.“

I’m incredibly honored to be awarded the Südwestmetall Förderprise 2020! Many thanks to everyone who helped me along the way!
Thanks a lot! @Suedwestmetall@uni_ulm, @HelmholtzUlm https://t.co/NhmtcqliND

— Montaha Anjass (@AnjassMontaha) November 4, 2020

Die Digitalisierung von Hochschullehrangeboten und der Studierendenservices sei allerdings sehr ressourcenintensiv, bemerkte der Arbeitgebervertreter. Die Landesregierung müsse die Hochschulen deshalb dabei finanziell noch stärker unterstützen, forderte Wolf: „Das Land hat dafür zwar bereits 40 Millionen Euro bereitgestellt. Dies gleicht aber lediglich den Mehrbedarf der Hochschulen für den Online-Studienbetrieb im Sommersemester aus. Für eine nachhaltige Digitalisierung der Hochschulen müssen die finanziellen Mittel verstetigt werden. Deshalb ist hier ein Digitalpakt mit längerer Laufzeit notwendig.“

Text: Thomas Widder (Südwestmetall)

29.10.2020

Wissensbausteine für Batteriezellen „Made in Germany“

Die Herstellung von Batteriezellen erfolgt in vielen Prozessschritten. Es wird gemischt, gerührt, beschichtet, gewalzt, geschnitten, gestapelt. Wie die Qualität des finalen Produkts verbessert werden und die Produktion kostengünstiger und umweltschonender ablaufen kann, daran arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei ProZell. Das Kompetenzcluster zur Batteriezellproduktion, an dem auch Ulmer Forschende beteiligt sind, wird seit 2016 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Damit die Forschungsergebnisse schnell in die industrielle Anwendung überführt werden, setzt ProZell verstärkt auf Wissenstransfer in die Industrie. In diesem Jahr fand die dritte Auflage des ProZell-Industrietags am 27. Oktober 2020 in einem digitalen Konferenzformat statt.

„Wir wollen mit der Forschung in ProZell intensiv zum BMBF-Dachkonzept ‚Forschungsfabrik Batterie‘ beitragen und eine international wettbewerbsfähige industrielle Produktion von Batteriezellen in Deutschland und Europa etablieren“, sagt Professor Arno Kwade, Sprecher des Kompetenzclusters ProZell und Leiter des Instituts für Partikeltechnik der Technischen Universität Braunschweig. „Wir demonstrieren schon heute, was im Labor- und Pilotmaßstab alles erfolgreich möglich ist. Jetzt gilt es, das Gelernte in die industrielle Nutzung zu überführen.“

Das Cluster fördert den Dialog zwischen Forschung und Wirtschaft durch die Organisation eines Industrietags, um weitere Kooperationen zu etablieren und industrielle sowie wissenschaftliche Anforderungen auszuloten. Am 27. Oktober 2020 stellten die Cluster-Mitglieder ihre Forschungsergebnisse vor. Es konnte beispielsweise gezeigt werden, dass durch dickere Elektroden in Batteriezellen eine Erhöhung der Energiedichte erreicht werden kann. Einzelne Herstellungsprozesse konnten beschleunigt werden und führen damit zu einer Senkung der Produktionskosten. Darüber hinaus wurden neue Prozesstechnologien zur Herstellung von Batterieelektroden präsentiert, die mit geringeren Mengen oder ganz ohne Lösungsmittel auskommen, Materialkosten einsparen und so den ökologischen Fußabdruck verbessern.

Das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) ist als Gemeinschaftsforschungseinrichtung über das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Kompetenzcluster beteiligt.

Auch in Ulm kooperieren Forschende im Rahmen von #ProZell, um die Herstellung von Batteriematerialien zu optimieren. *red #uulm @HelmholtzUlm @DLR_de @ZSW_BW #battery https://t.co/qXM49OEAL5

— Universität Ulm (@uni_ulm) October 28, 2020

Batterieforschung per Computersimulation

Batterieforschung findet aber nicht nur im Labor, sondern auch per Computersimulation statt. In Ulm kooperiert das Institut für Stochastik der Universität mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt am Helmholtz-Institut Ulm (DLR/HIU) sowie dem Helmholtz-Zentrum Berlin und der TU Braunschweig. Mithilfe statistischer Bildanalyse und stochastischer 3D-Strukturmodellierung wird versucht, Zusammenhänge zwischen geometrischen Strukturkenngrößen auf der Mikroskala und elektrochemischen Eigenschaften der Batterieelektroden aufzuklären. Diese beeinflussen letztlich die Leistung der Zelle. Die Arbeiten basieren auf realen Elektrodenmaterialien, deren Mikrostruktur mittels hochauflösender Bildgebung zugänglich gemacht wird.

„Nach einer Aufbereitung der 3D-Bilddaten werden mit Methoden der Stochastik virtuelle Elektrodenmaterialien am Computer generiert, die den Beobachteten in statistischem Sinne ähnlich sind“, so Dr. Matthias Neumann vom Institut für Stochastik der Uni Ulm. Zusätzlich können dann auch virtuelle, aber dennoch realistische Bilddaten von Elektrodenmaterialien am Computer erzeugt werden, die sich von den bereits hergestellten Materialien zum Beispiel hinsichtlich ihrer Dicke oder Porosität unterscheiden. Diese Bilddaten werden anschließend für die simulationsbasierte Bestimmung der zugehörigen elektrochemischen Eigenschaften bereitgestellt. Die Ergebnisse der virtuellen Materialoptimierung sollen als Empfehlungen zu einer optimierten Herstellung der Batteriematerialien beitragen. Am diesjährigen Industrietag wurden insbesondere neue Ergebnisse zur Aufbereitung der Bilddaten unter Verwendung statistischer Lernverfahren wie zum Beispiel künstlicher neuronaler Netze vorgestellt.

Das Kompetenzcluster ProZell

Das lebendige ProZell-Netzwerk schafft in Zusammenarbeit mit dem BMBF, dem Kompetenznetzwerk für Lithium-Ionenbatterien (KLiB) und dem Managementkreis von ProZell erfolgreich Synergien zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Ziel ist es, die Grundlagen für eine leistungsstarke und kostengünstige Batteriezell-Produktion „Made in Germany“ zu schaffen. Netzwerk-Partner sind die TU Braunschweig, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Hochschule Landshut, die TU Berlin, die TU Clausthal, die TU Bergakademie Freiberg, das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt via des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU), die Universität Ulm, die RWTH Aachen, die TU Dresden, die TU München, die WWU Münster via des MEET Batterieforschungszentrum Münster, die Fraunhofer-Gesellschaft und das Forschungszentrum Jülich via des Helmholtz-Instituts Münster.

15.10.2020

Ausstellungsort: Münsterplatz 25, 89073 Ulm
Datum: 15. April 2021 bis 15.07.2021 (Verlängerung evtl. möglich)
Öffnungszeiten: täglich von 14.00 bis 18.00 Uhr, Veranstaltungen: jeden Donnerstagabend

Die Stadt Ulm feiert den Geburtstag von Albrecht Ludwig Berblinger. Am 24. Juni 2020 wäre er 250 Jahre alt geworden: ein ebenso genialer wie risikofreudiger Erfinder aus Ulm. Besser bekannt als „Schneider von Ulm“ ging er mit seinem gescheiterten Flugversuch im Jahr 1811 in die Geschichte ein. Die Jubiläumsfeierlichkeiten unter dem Titel „Berblinger 2020“ sollen nicht nur sein Wirken würdigen, sondern vor allem die Themen Innovation, Erfindergeist, Mut sowie eine für Veränderung offene Stadtgesellschaft in den Fokus rücken.

Zwischen dem Juni 2020 und Mai 2021 lädt die Stadt Ulm zu zahlreichen Veranstaltungen und Kulturangeboten zum Mitfeiern ein. Das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) beteiligt sich an den Feierlichkeiten mit einer eigenen Ausstellung in den Räumen des „Münsterplatzes 25“, einem Museumstrakt neben dem Ulmer Münster.

Batterie-Ausstellung

Die Ausstellung trägt den Titel „Akku Alle – Elektromobilität und Energiespeicher“ und spiegelt die komplette Bandbreite der Ulmer Batterieforschung wider. Erstmals richten damit alle an der Ulmer Batterieforschung beteiligten Wissenschaftsinstitutionen (Helmholtz-Institut Ulm, Exzellenzcluster POLiS, Forschungsplattform CELEST, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Universität Ulm, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg und Karlsruher Institut für Technologie) gemeinsam eine Veranstaltung für die Öffentlichkeit aus.

Ausstellung Akku Alle – Elektromobilität und Energiespeicher

Neben einer „Blackout“-Simulation für Ulm im Jahre 2029, bei der ein sechstätiger Stromausfall in der Region Donau-Iller simuliert wird, werden hochkarätige Exponate aller beteiligter Wissenschaftsinstitute ausgestellt. So auch das Wasserstoffflugzeug Hy4 des DLR.

Das Besondere an dem Flugzeugmodell: Die echte, mit einer Brennstoffzelle betriebene viersitzige Passagiermaschine Hy4 fliegt während der Ausstellung tatsächlich über den Dächern Ulms die Donau entlang. Der Flug der Hy4-Maschine realisiert also genau den Traum, bei dem der „Schneider von Ulm“ Albrecht Ludwig Berblinger im Jahr 1811 gescheitert war.

Ausstellungslink: www.akku-alle.de

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.

Read our press release: https://t.co/YRHmg9WNq9.@BIGMAP_EU @FutureTechEU @EU_Commission #researcheu #batteries #innovation https://t.co/dM2gtnbuwI pic.twitter.com/6Jr6vxqLvz

— BATTERY 2030 + (@2030Battery) September 14, 2020

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.

20.08.2020

Prof. Maximilian Fichtner, Stv. Direktor am HIU, war am 20. August 2020 zu Gast in der Fernsehsendung „Scobel“. Thema der wissenschaftlichen 3sat-Sendung war „Projekt Strom“. Als Batterie-Experte beantwortete Fichtner zahlreiche Fragen zu zukünftigen Strom- und Energiespeichern und stellte innovative Methoden in der Batterieforschung vor.

Im Zentrum der Diskussion immer wieder die Rolle von Batterien in Elektroautos. Die oftmals in der Öffentlichkeit kritisierte Verwendung von Kobalt in Batterien ließ Fichtner nicht unkommentiert: „Die Forschung hat bereits früh antizipiert, wohin die Reise gehen kann. Eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors wird im Jahre 2025 mehr Kobalt enthalten als die Batterie eines E-Autos.“ Die Debatte rund um die Nachteile der giftigen Kobalt-Förderung gehöre also bald der Geschichte an. Ebenso kursierten laut Fichtner immer noch zahlreiche weitere Mythen rund um Batterien. Vorstellungen zu „begrenzter Lebensdauer“ von Batterien entsprächen längst nicht mehr dem aktuellen Forschungsstand.

Immer wieder räumte Fichtner mit allgemeinen Missverständnissen auf: „Es gibt keine Seltenen Erden in Batterien.“ Auch wenn die Förderung von Lithium nicht unproblematisch sei, müssten Rohstoff-Alternativen wie der Abbau und Verbrauch fossiler Energieträger immer in Relation zur Lithiumförderung gesehen werden. Ähnlich verhalte es sich mit dem vielzitierten Grundwasserverbrauch in der Atacama-Wüste – dem „Lithium-Dreieck“ zwischen Bolivien, Argentinien und Chile. Die dortige Lithium-Förderung stand immer wieder in der Kritik, da der Grundwasserspiegel in dieser Region stark absinkt. „Das Problem ist, der Grundwasserspiegel sinkt kontinuierlich seit den 1960er Jahren. Diese Absenkung ist allerdings nur teilweise dem Lithiumabbau zuzuordnen“, so Fichtner. Er führte aus, dass beispielsweise nahegelegene Kupferminen ebenso zu der Problematik beitrügen wie die Förderung von Lithiumvorkommen.

Erneuerbare Energien sind der Schlüssel zur #Energiewende, brauchen aber innovative Speichertechnologien. Über Möglichkeiten und Herausforderungen sprechen Maximilian Fichtner und Rafaela Hillerbrand vom KIT in der @3sat-Sendung #Scobel – Projekt Strom.https://t.co/qIQmRn5DhK pic.twitter.com/J7FL7R7ojb

— KIT Karlsruhe (@KITKarlsruhe) August 30, 2020

Die gesamte Sendung in der 3sat-Mediathek
https://www.3sat.de/wissen/scobel/scobel—projekt-strom-102.html

Beschreibung der Sendung vom 20.08.2020

„Da wird munter und erfolgreich an der Energiewende gearbeitet, weltweit wird gigawattweise Strom aus Sonnen- und Windkraft erzeugt. Doch die drängende Frage, wohin mit der ganzen Energie, bleibt unbeantwortet. Gert Scobel diskutiert mit seinen Gästen.Aus den Forschungslaboren dieser Welt hört man zwar regelmäßig von technologischen Durchbrüchen in der Entwicklung von Stromspeichersystemen. Schaut man aber genauer hin, sind dies meist nur Prototypen, die im Alltag nicht einsetzbar sind. Auch die Entwicklung von Stromspeichern für die boomende E-Mobilität kommt nicht wirklich voran. Die durchschnittlichen Kapazitäten von Batterien in E-Autos, aus der sich die mögliche Reichweite ergibt, sind immer noch bescheiden. Technologische Hürden können anscheinend nur schwer überwunden werden. Es braucht also dringend neue Ideen, neue Konzepte und technologische Innovationen für das Speichern von Energie.“

01.08.2020

Prof. Dr. Stefano Passerini, Dr. Dominic Bresser, Dr. Arianna Moretti und Dr. Alberto Varzi haben einen enzyklopädischen Leitfaden für gegenwärtige und zukünftige Batterietechnologien herausgegeben.

„Batteries – Present and Future Energy Storage Challenges“ ist ein umfassendes, zweibändiges Handbuch, das einen gegenwärtigen Überblick über die heute verwendeten Batterietechnologien bietet. Es enthält Informationen zu den geeigneten Materialien, die das Potenzial für eine weitere Verbesserung der Energie- und Leistungsdichten aufweisen. Die Publikation „Batteries“ ist Teil der „Encyclopedia of Electrochemistry“ und enthält Beiträge eines renommierten Gremiums internationaler Experten auf dem Fachgebiet.

Upcoming release: „#Batteries – Present and Future #Energy Storage Challenges“. Prof. Passerini, D. Bresser, A. Moretti and A. Varzi are publishing comprehensive, twovolume handbook. It offers an in-depth review of battery technologies in use today. ??https://t.co/Yj8TQqaZpV pic.twitter.com/qdQvPslOFZ

— Helmholtz Institute Ulm (@HelmholtzUlm) May 12, 2020

Batterien sind im modernen Leben äußerst verbreitet. Sie versorgen Autos, Flugzeuge, elektronische Geräte und intelligente Stromnetze mit elektrochemisch gespeicherter Energie in Form von Elektrizität. Die Publikation „Batteries“ enthält Informationen zu etablierten Batterietechnologien wie Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien auf der Basis von Ladungsträgern. Die Autoren untersuchen aktuelle Entwicklungen bei neuen Technologien wie Lithium-Schwefel- und Sauerstoff-, Natriumionen- und organischen Vollbatterien. Diese Fachpublikation:

– enthält Informationen zu den neuesten und aktuellsten Informationen zu Batterietechnologien sowie Gedanken zu zukünftigen Batterietechnologien;
– enthält Beiträge namhafter Fachleute;
– bietet einen zugänglichen Leitfaden für Neueinsteiger auf dem Gebiet der elektrochemischen Speicherung und dient als gut strukturierte Zusammenfassung für diejenigen, die bereits auf diesem Gebiet tätig sind.

„Batteries“ wurde für Elektrochemiker, physikalische Chemiker und Materialwissenschaftler geschrieben und ist ein zugängliches Kompendium, das einen gründlichen Überblick über die wichtigsten aktuellen Batterietechnologien bietet und die Technologie in den kommenden Jahren untersucht.

ISBN: 978-3-527-34576-2
Reihe: „Encyclopedia of Electrochemistry“
Hardcover: 900 Seiten
Verlag: WILEY VCH; 1. und 2. Auflage (August 2020)
Sprache: Englisch

Stefano Passerini ist Direktor am Helmholtz-Institut Ulm, Professor am Karlsruher Institut für Technologie und Gruppenleiter der Forschergruppe Electrochemistry for Batteries.

Dominic Bresser ist Gruppenleiter der Forschergruppe Electrochemical Energy Storage Materials am Helmholtz-Institut Ulm.

Arianna Moretti war leitende Wissenschaftlerin am Helmholtz-Institut Ulm für elektrochemische Energiespeicherung am Karlsruher Institut für Technologie.

Alberto Varzi ist Gruppenleiter der Forschergruppe „Electrochemistry of Materials and Interfaces“ am Helmholtz-Institut Ulm.

Link zum Verlag

17.07.2020

Das EU-Projekt BIG-MAP (Battery Interface Genome – Materials Acceleration Platform) soll die Geschwindigkeit, mit der neue Batterietypen entwickelt werden können, erheblich beschleunigen und das mit einem besonderen Fokus auf Nachhaltigkeit. Über die Forschungsplattform CELEST, das KIT und die Universität Ulm ist das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) an dem Projekt beteiligt. Gleichzeitig verstärkt das Projekt die Forschungsaktivitäten des Exzellenzclusters POLiS.

Batterien spielen beim Ausstieg aus fossilen Brennstoffen, insbesondere im Verkehrssektor, eine entscheidende Rolle. Um die von der EU und Deutschland gesteckten Klimaschutzziele bis 2050 zu erreichen, benötigen wir kostengünstigere und nachhaltigere Alternativen zu den bestehenden Batterien. Dies stellt eine große Herausforderung dar, denn die Entwicklung neuer Batterien dauert mit derzeitigen Methoden recht lange. BIG-MAP zielt darauf ab, die Geschwindigkeit der Batterieentwicklung zu beschleunigen, indem die Art und Weise, wie Batterien erfunden werden, verändert wird, sodass künftige nachhaltige und ultrahochleistungsfähige Batterien zehnmal schneller entwickelt werden können als heute.

Das Budget für das Projekt beläuft sich auf 16 Millionen Euro, das auf 34 Institutionen aus 15 Ländern aufgeteilt wird. Das KIT ist mit seinen drei Professoren Maximilian Fichtner, Wolfgang Wenzel und Helge Stein nach der koordinierenden Technical University of Denmark (DTU) größter Fördersummenempfänger. BIG-MAP ist das größte Einzelforschungsprojekt der groß angelegten europäischen Forschungsinitiative für Batterien, BATTERY2030+. Das Projekt wird zunächst über die nächsten drei Jahre laufen, mit der Option auf eine Verlängerung um weitere sieben Jahre.

We are happy to be part of the BIG-MAP project within @2030Battery which is intended to significantly accelerate the speed at which new battery types can be developed, with a special focus on sustainability. More info: https://t.co/A6A3uR3gwz @BIGMAP_EU pic.twitter.com/IlRTHhk8BL

— POLiS_Cluster (@ClusterPolis) July 20, 2020

„Bei BATTERY 2030+ und BIG-MAP müssen wir die Art und Weise, wie wir Batterien erfinden, neu erfinden. Im vergangenen Jahr ging der Nobelpreis für Chemie an die Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie. Eine fantastische Erfindung, aber es dauerte 20 Jahre von der Idee bis zum Produkt – wir müssen in der Lage sein, es in einem Zehntel dieser Zeit zu schaffen, wenn wir nachhaltige Batterien für die Energiewende bereitstellen wollen“, sagt Tejs Vegge, Professor an der DTU und Leiter von BIG-MAP.

„Die Vision besteht nicht nur darin, neue Batterien viel schneller entwickeln zu können, sondern auch sicherzustellen, dass sie Energie effizient speichern können, nachhaltig und zu so niedrigen Kosten hergestellt werden können, dass es in Zukunft noch attraktiver sein wird, Strom z.B. aus Sonne und Wind in Batterien zu speichern“, sagt Maximilian Fichtner, wissenschaftlicher Sprecher von CELEST und POLiS sowie stellvertretender Direktor am HIU. „Eine Neuausrichtung der bestehenden Entdeckungs-, Entwicklungs- und Herstellungsprozesse für Batteriematerialien und -technologien ist notwendig, damit Europa es mit seinen Hauptkonkurrenten in den USA und Asien aufnehmen kann.“

Ziel von BIG-MAP ist unter anderem, eine gemeinsame europäische Dateninfrastruktur und kooperative Arbeitsabläufe zu entwickeln, die in der Lage sind, Daten aus allen Bereichen des Batterieentwicklungszyklus autonom zu erfassen, zu verarbeiten und zu nutzen. Die für die beschleunigte Materialentdeckung benötigte künstliche Intelligenz (KI) wird durch die Gruppe von Helge Stein federführend entwickelt und über den europäischen Kontinent verteilt. Von KI orchestrierte Experimente und Synthese werden große Mengen erfasster Daten mit Fokus auf Batteriematerialien, Schnittstellen und Zwischenphasen nutzen. Die Daten werden aus Computersimulationen, autonomer Hochdurchsatz-Materialsynthese und -charakterisierung, in Operando-Experimenten und Tests auf Geräteebene generiert. Neuartigen KI-basierten Werkzeugen und Modellen werden die Daten dazu dienen, das Zusammenspiel zwischen Batterie-Materialien und Grenzflächen zu „erlernen“ und so die Grundlage für die Verbesserung zukünftiger Batteriematerialien, Grenzflächen und Zellen zu schaffen.

„Wir werden in der Lage sein, den komplexen chemischen Raum mithilfe von autonom agierenden Robotern in nie dagewesener Geschwindigkeit und Qualität zu erkunden. Unser Verständnis wird hierbei durch eine zentrale Künstliche Intelligenz unterstützt“, erläutert Helge Stein, Juniorprofessor am HIU und Sprecher einer Research Unit bei POLiS.

BIG-MAP-Forscher*innen müssen über Landesgrenzen hinweg zusammenarbeiten und dabei Labore nutzen, die über große Entfernungen und Zeitzonen verteilt sind. Unter diesen Umständen wäre die Koordination von Tests und die Verteilung von Daten und Materialien mit herkömmlichen Methoden sehr kompliziert. Um BIG-MAP herum wird eine vollkommen neue Infrastruktur errichtet, die den Austausch von Daten unmittelbar nach der Erhebung ermöglicht. Ein physischer Zugang zu den Testeinrichtungen wird auf diese Weise kaum noch notwendig sein.

Website BIG-MAP
Website BATTERY 2030+

08.07.2020

Special publication on Energy Storage and Conversion Research at Science City Ulm

The ongoing energy revolution, ranging from mobility to grid stabilization and home storage, has come to reality thanks to many scientific and technological breakthroughs in the field of batteries and fuel cells. For instance, Lithium-ion batteries are now the electrochemical energy storage of choice for hybrid electric and fully electric vehicles. It is therefore no surprise that the three inventors of such disruptive battery technology have been rewarded with the Nobel Prize 2019 in chemistry. Interestingly, Prof. M. Stanley Whittingham, one of the three 2019 Chemistry Laureates, received the call from Stockholm after his plenary talk at the 12th Advanced Batteries for Automotive Applications (ABAA-12) conference organized in Ulm, Germany, by ZSW and HIU.

The city of Ulm, besides being the birthplace of Albert Einstein and having the world’s highest church steeple, has become through the years an excellence center for energy storage and conversion related science. Several highly ranked institutes are working on this exciting field, spacing from fundamental to applied and industry-oriented research.

Everything started in 1967, with the foundation of Ulm University. First planned as support for the medical education, natural sciences became mature enough to form an independent faculty that steadily grew to its present strength. While in the 1970s and 80s electrochemistry was considered an almost fully explored field where not much could be learned anymore, it was the vision of Ulm University to keep a strong activity in this area. Being one of the last centers for electrochemical research in Germany, the internationally renowned Institute of Electrochemistry at Ulm University significantly contributed to the connection of surface science with electrochemistry. Based on this so-called electrochemical surface science many new techniques were developed that for the first time allowed studying electrochemical systems and processes even on an atomistic scale. Due to these detailed insights electrochemistry underwent a real renaissance, turning out to still bear many fascinating and exciting secrets.

Afterwards, in 1988, the ZSW (Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württemberg) was established as a non-profit foundation with a clear vision on the future. ZSW mainly focuses on research and development of technologies for sustainable and climate-friendly generation of heat and fuel, as well as, production and storage of electricity. Furthermore, ZSW aims at transferring of R&D results to market-relevant products (technology transfer), and consulting political decision-makers and professional associations. Today, ZSW is one of the leading energy research institutes in Europe.

The role of Ulm as excellence center for energy-related science was further strengthened in 2011, with the foundation of the HIU, Helmholtz Institute Ulm for Electrochemical Energy Storage. Born from the cooperation between Ulm University and KIT (Karlsruhe Institute of Technology), with ZSW and DLR (German Aerospace Center) as associate partners, HIU charges itself with the task of pursuing application-driven fundamental questions in electrochemical energy storage. The primary aim of HIU is to develop sustainable, next-generation battery technologies. Unlike any other research institute in Germany, HIU combines the complementary expertise of the four founding organizations under one roof, bringing together virtually all areas of battery research in one institution. These joint efforts recently resulted in the establishment of the research platform CELEST (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe), which embeds the POLiS (Post Lithium Storage) Cluster of Excellence.

This collection of papers aims at highlighting some of the latest advances achieved by the large community of scientists working on energy conversion and storage at Science City Ulm.

Guest Editors: Birger Horstmann, Timo Jacob, Mario Marinaro, Stefano Passerini, Alberto Varzi

Energy Storage and Conversion Research at Science City Ulm
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1002/(ISSN)1864-564x.EnergyStorageConversionResearchUlm