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Ulm

23.04.2020

So mischt Ulm bei der Batterie der Zukunft mit

Die Stadt Ulm mischt bei der Batterieforschung vorne mit.
Bild: Alexander Kaya (Archivbild)

Plus Selbstheilungstechnologien und andere Neuerungen sollen die Batterieforschung revolutionieren. Auch Ulm ist dabei beteiligt.

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, also eine Art Fahrplan, 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.

Drei Hauptforschungsrichtungen stehen im Zentrum: „Wir wollen die Suche nach neuen Materialien und dem richtigen Materialmix beschleunigen, neuartige Funktionen auf den Weg bringen sowie Herstellungs- und Recyclingkonzepte etablieren“, sagt Professor Maximilian Fichtner, Leiter der Abteilung Energiematerialien am Institut für Nanotechnologie des KIT, stellvertretender Direktor am Helmholtz-Institut Ulm und wissenschaftlicher Sprecher der Forschungsplattform Celest. Die neue Initiative biete für die Region die Chance, in der Batterieentwicklung weltweit vorne mitzumischen, auch im Wettbewerb mit den USA und Asien.

Um zu lernen, wie sich bestimmte Materialien verhalten und wie sie eingesetzt werden müssen, um bestimmte Eigenschaften hervorzurufen, soll mit Battery 2030+ zunächst eine weltweit einzigartige Hochdurchsatzanlage (MAP, Materials Acceleration Platform) aufgebaut werden. Die Kombination von automatisierter Synthese, Charakterisierung und Materialmodellierung sowie Data Mining Techniken und Künstlicher Intelligenz (KI) in der Versuchsauswertung und -planung soll die Entwicklung von neuen Batteriematerialien entscheidend beschleunigen.

Die Batterie der Zukunft soll "Selbstheilungskräfte" bekommen

Aufbauend auf dieser gemeinsamen Plattform wird sich die Initiative an die Analyse der Eigenschaften von Materialschnittstellen machen, etwa der Schnittstelle zwischen Elektrode und Elektrolyt oder zwischen aktivem Material und unterschiedlichen Zusätzen. Das Ziel: Ansätze für neue, hochleistungsfähige Batterien zu entwickeln. 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, die Batterien der nächsten Generation mit „Selbstheilungskräften“ auszustatten: 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 zuverlässiger und ausdauernder werden. So werden auch gebrauchte Zellen von hoher Qualität für einen zweiten Einsatz attraktiv. Außerdem verfolgt Battery 2030+ 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 wurden von der EU bereits bewilligt und können nun starten. Celest ist dabei entscheidender Akteur. Ulm spielt somit in der Batterieforschung weiter eine zentrale Rolle, auch wenn Mitte vergangenen Jahres eine Enttäuschung zu verkraften war: Die mit 200 Millionen Euro geförderte Batterieforschungsfabrik wird, wie berichtet, in Münster und nicht an der Donau gebaut. (az)

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