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, all diese Anforderungen zu berücksichtigen, 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. So sind die späteren Möglichkeiten der Wiedergewinnung und -verwendung der eingesetzten Rohstoffe bereits in der Materialauswahl ebenso zu berücksichtigen wie die Erfüllung der Performance- und Preisanforderungen.
Eine Batterie neu denken
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 und vereint ein Konsortium aus Wissenschaft und Industrie. Ziel der Projektbeteiligten ist es, ein intelligentes, elektrisches Speichersystems inklusive der kompletten Neugestaltung der dafür benötigten Konstruktionselemente zu entwickeln. Das Speichersystem basiert hierbei auf der Aluminium-Ionen-Batterie (AIB), welche bereits in vorherigen Projekten (GridBatt) unter Beteiligung des Forschungszentrums Energiespeichertechnologien (EST) der TU Clausthal 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.
Forschungszentrum Energiespeichertechnologien hat jahrelange Erfahrung
Das EST beschäftigt sich in dem Verbundprojekt mit der Charakterisierung der Zelleigenschaften, wobei auf die jahrelange Erfahrung mit Tests von Lithium-Ionen-Batterien im normalen Betriebsbereich und unter Extrembedingungen sowie die zugehörige Infrastruktur am Standort Am Stollen in Goslar 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. An die TU Clausthal, an der das Projekt von Dr. Ralf Benger (EST) geleitet wird, fließen im Zuge des Vorhabens rund 380.000 Euro
Die weiteren Partner des Projektes sind das Fraunhofer IISB Erlangen/Freiberg als Konsortialführer, der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente (LEB) der FAU Erlangen-Nürnberg sowie die Unternehmen HIMA Paul Hildebrandt GmbH Brühl und ACCUREC-Recycling GmbH Krefeld.
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