Selbstheilende Superbatterie

Die Entwicklung neuer Batteriematerialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und Verarbeitungsbedürfnissen und -anforderungen sowie die Integration neuer Merkmale wie Sensoren und Materialien mit Selbstheilungseigenschaften erfordern ein deutliches Umdenken im Design von Batteriezellen.

Die Herstellbarkeit ist eine der zentralen bereichsübergreifenden Forschungsbereiche der Initiative und Roadmap BATTERY 2030+.

«Wir müssen in der Lage sein, Batterien herzustellen, die nachhaltig, wettbewerbsfähig und sicher sind», sagt Oscar Miguel, Direktor bei Cidetec Energy Storage.

Neue Materialien erfordern Umdenken im Batterie-Design

Miguel, der Direktor von Cidetec Energy Storage betont, dass man in der Lage sein müsse – oder dass man die europäischen Unternehmen in die Lage versetzen sollte – Batterien herzustellen, die nachhaltig, wettbewerbsfähig und sicher sind. Die beiden letzteren Punkte seien unerlässlich, Nachhaltigkeit jedoch eine conditio sine qua non-Bedingung. Um dies zu erreichen, müssen Prozesse entwickelt werden, um den Energieverbrauch und damit den Kohlenstoff-Fussabdruck zu reduzieren. Es muss sichergestellt sein, dass solche Prozesse ressourceneffizient sind. Was den Rohstoffeinsatz und die Reduzierung von Schrott betrifft, muss man auf die Recyclingfähigkeit und die Verwendung wiederverwertbarer Materialien hinarbeiten. Wenn die Batterieherstellung diesen Prinzipien nicht entspreche, lohne sich der Aufwand nicht.

Sowohl Nachhaltigkeit als auch Energiedichte zentral

Die Neugestaltung der Batteriezellenarchitektur ist gemäss den Initianten von BATTEERY 2030+ unerlässlich, um sowohl die Wettbewerbsfähigkeit, als auch die Nachhaltigkeit zu fördern und gleichzeitig die Energiedichte beizubehalten oder sogar zu erhöhen. Die in ihre Roadmap skizzierten Forschungsideen beschreiben, wie Modellierung und künstliche Intelligenz (KI) genutzt werden sollen, um digitale Zwillinge für innovative, bahnbrechende Zellgeometrien zu liefern. Das Hauptziel des digitalen Zwillingsmodells, das für Zellherstellungsprozesse entwickelt wurde, besteht in der schnelleren Lösung physikalischer Probleme, indem sie früher im Prozess erkannt werden. Die Ergebnisse sollen mit einem viel höheren Genauigkeitsgrad vorhergesagt werden können. Darüber hinaus kann ihre Fähigkeit, die Anlagenleistung in Echtzeit zu bewerten, Unternehmen darin unterstützen, Wert und Nutzen iterativ und schneller als je zuvor zu erzielen. Dadurch werden klassische Trial-and-Error-Ansätze vermieden oder erheblich minimiert.

Battery_2030plus_Holistic_approach

«Es gibt viele Möglichkeiten in diesem Forschungsbereich, angefangen von der Erforschung fortschrittlicher Herstellungsprozesse und der Erfindung neuer Verfahren als Reaktion auf die Entdeckung neuer Materialien bis hin zur Entwicklung virtueller Darstellungen der Herstellungsprozesse», sagt Elixabete Ayerbe, Projektleiterin bei Cidetec Energy Storage.

Initiative BATTERY 2030+

BATTERIE 2030+ soll zur Nachhaltigkeit beitragen, indem Designwerkzeuge entwickelt werden, die Fortschritte in Herstellung, Nutzen und Sicherheit erleichtern. Batterietechnologien entwickeln sich ständig weiter. Flexibilität ist deshalb ein zentraler Punkt. Die schnellere Bereitstellung bahnbrechender Innovationen steht deshalb im Mittelpunkt dieser Strategie. Die Produktionslinien müssen flexibel genug sein, um solche Innovationen reibungslos aufzunehmen. Weiter spielt auch die Digitalisierung eine wichtige Rolle.

«Wir sehen darin fast die einzige Möglichkeit, neue Batteriematerialien und -technologien effizient zu entwickeln, sie zu Prototypen mit höherer TRL-Funktionalität zu konstruieren und schliesslich ihre Herstellungsprozesse zu entwerfen, hoch zu skalieren und zu betreiben. Und all dies steht im Mittelpunkt der Initiative», sagt Oscar Miguel.

 


BATTERY 2030+ ist eine gross angelegte und langfristige europäische Forschungsinitiative mit der Vision, nachhaltige Batterien der Zukunft zu entwickeln, um Europa in die Lage zu versetzen, die Ziele einer klimaneutralen Gesellschaft zu erreichen, die im europäischen Green Deal vorgesehen sind.

 

Forschungs-Roadmap BATTERY 2030+ (Web)

Speicher sind das fehlende Puzzle-Stück, Roadmap Energiespeicher (Artikel, bulletin.ch)

Batteriespeicher auf dem Prüfstand, Erfahrungsbericht (Artikel, bulletin.ch)

Blackbox Elektro-Auto-Batterie (Blog)

Recycling von seltenen Metallen aus Lithium-Ionen-Batterien (Blog)

E-Autobatterien: Aus Alt wird neu (Blog)

 

Veranstaltungshinweise

 

Text: Josefin Svensson (Battery 2030+)
Bilder: Battery 2030+
Basisübersetzung
: DeepL.com

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