Innovation & Forschung
Starker Antrieb für die Batterieforschung
In Ulm haben Bundesforschungsministerin Annette Schavan und der baden-württembergische Ministerpräsident Stefan Mappus den Startschuss für das neu gegründete Helmholtz-Institut Ulm für Elektrochemische Energiespeicherung (HIU) gegeben. Das HIU soll die Brücke zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung schlagen und wird dafür vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) jährlich mit rund 4,5 Millionen Euro unterstützt.
26.01.2011
Feierlicher Auftakt für das Helmholtzinstitut. Von links: Karl Joachim Ebeling, Annette Schavan, Stefan Mappus und Eberhard Umbach. Foto: Uni Ulm
„Das neue Helmholtz-Institut ist ein weiterer wichtiger Schritt auf dem Weg Deutschlands zum Leitmarkt für Elektromobilität. Es ist Teil der langfristig angelegten Strategie des BMBF, mit der wir exzellente deutsche Forschung im Bereich Batterietechnologien stärken wollen“, sagte Bundesforschungsministerin Annette Schavan in Ulm. „Batterietechnologie ist eine Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität, sie liefert aber auch Speichermöglichkeiten für erneuerbare Energien wie Wind und Sonne.“
Lithium-Ionen-Batterien haben sich als besonders vielversprechende Batterietechnologie herausgestellt. Sie versorgen bereits mobile Elektronikgeräte wie Handys oder Laptops. Auch erste Elektroautos fahren schon mit Lithium-Ionen-Batterien der ersten Generation. Um den zukünftigen Anforderungen der Elektromobilität zu genügen, sind jedoch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Lebendsauer und Energiedichte nötig: Derzeit werden für eine Reichweite von 60 Kilometern 180 Kilogramm gängiger Lithium-Kobalt-Batterien gebraucht. Außerdem ist Kobalt, wie andere in den Batterien enthaltene Metalle, ein Rohstoff mit eingeschränkter Verfügbarkeit.
Bei der Batterieforschung setzt das BMBF daher auf folgende thematische Schwerpunkte:
- Forschung für Batteriematerialien und Elektrochemie, um Leistungs- und Energiedichte sowie die Lebensdauer zu erhöhen, kritische Rohstoffe zu ersetzen und Alternativen zur Lithium-Ionen-Technologie zu entwickeln. Beispielsweise könnten Metall-Luft-Systeme aufgrund ihrer höheren Energiedichten wesentlich größere Reichweiten ermöglichen.
- Forschung für die Produktion, damit in Deutschland eine Massenproduktion aufgebaut werden kann, die konkurrenzfähig ist und so flexibel, dass sich wandelnde Batteriekonzepte schnell integriert werden können.
- Forschung zur Batteriesystemintegration, um ein optimales Zusammenspiel von Batterie, Fahrgestell, Antriebskomponenten, Betriebsstrategien und Energiemanagement zu gewährleisten.
- Forschung zum Recycling, um gesetzliche Vorgaben zu Recyclingquoten zu erfüllen und Rohstoffe, insbesondere Lithium sowie Kobalt, Mangan und Nickel zurückzugewinnen.
Das BMBF unterstützt Forschungsaktivitäten auf diesen Gebieten durch eine Vielzahl von Maßnahmen:
Durch das neue Helmholtz-Institut Ulm werden unter anderem elektrochemische Grundlagenforschung, Materialforschung und Theorie und Modellierung elektrochemischer Prozesse gestärkt, inklusive der Forschung an alternativen Batterie-Konzepten, sowie übergreifende Systembetrachtungen, wie beispielsweise Batteriemanagement und Materialverfügbarkeit.
Mit der Gründung des HIU führt das BMBF den systematischen Kompetenzaufbau im Bereich Elektrochemie und Batterieforschung fort, der mit den beiden Kompetenzverbünden Elektrochemie (Nord und Süd) begonnenen wurde. Im Rahmen dieser Verbünde wird mit Mitteln des Konjunkturpakets II seit Mitte 2009 die Forschungsinfrastruktur an insgesamt 15 Universitäten und Forschungsinstituten ausgebaut, um eine Basis für zukünftige Forschungsprojekte zu legen.
Seit 2009 läuft die BMBF Innovationsallianz Lithium-Ionen-Batterie 2015. Die 60 Partner aus Wissenschaft und Industrie decken in Forschung und Entwicklung das gesamte Spektrum der oben genannten Themen und damit die gesamte Wertschöpfungskette ab. Es konnten bereits innovative Materialsysteme im Pilotmaßstab hergestellt und in Batterien erfolgreich getestet werden. Dabei wurden gegenüber dem heutigen Standard signifikante Verbesserungen hinsichtlich Lebensdauer in Kombination mit hoher Leistungsfähigkeit erreicht, wobei die Optimierungsmöglichkeiten noch nicht ansatzweise ausgeschöpft sind.
Lithium-Ionen-Batterien haben sich als besonders vielversprechende Batterietechnologie herausgestellt. Sie versorgen bereits mobile Elektronikgeräte wie Handys oder Laptops. Auch erste Elektroautos fahren schon mit Lithium-Ionen-Batterien der ersten Generation. Um den zukünftigen Anforderungen der Elektromobilität zu genügen, sind jedoch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Lebendsauer und Energiedichte nötig: Derzeit werden für eine Reichweite von 60 Kilometern 180 Kilogramm gängiger Lithium-Kobalt-Batterien gebraucht. Außerdem ist Kobalt, wie andere in den Batterien enthaltene Metalle, ein Rohstoff mit eingeschränkter Verfügbarkeit.
Bei der Batterieforschung setzt das BMBF daher auf folgende thematische Schwerpunkte:
- Forschung für Batteriematerialien und Elektrochemie, um Leistungs- und Energiedichte sowie die Lebensdauer zu erhöhen, kritische Rohstoffe zu ersetzen und Alternativen zur Lithium-Ionen-Technologie zu entwickeln. Beispielsweise könnten Metall-Luft-Systeme aufgrund ihrer höheren Energiedichten wesentlich größere Reichweiten ermöglichen.
- Forschung für die Produktion, damit in Deutschland eine Massenproduktion aufgebaut werden kann, die konkurrenzfähig ist und so flexibel, dass sich wandelnde Batteriekonzepte schnell integriert werden können.
- Forschung zur Batteriesystemintegration, um ein optimales Zusammenspiel von Batterie, Fahrgestell, Antriebskomponenten, Betriebsstrategien und Energiemanagement zu gewährleisten.
- Forschung zum Recycling, um gesetzliche Vorgaben zu Recyclingquoten zu erfüllen und Rohstoffe, insbesondere Lithium sowie Kobalt, Mangan und Nickel zurückzugewinnen.
Das BMBF unterstützt Forschungsaktivitäten auf diesen Gebieten durch eine Vielzahl von Maßnahmen:
Durch das neue Helmholtz-Institut Ulm werden unter anderem elektrochemische Grundlagenforschung, Materialforschung und Theorie und Modellierung elektrochemischer Prozesse gestärkt, inklusive der Forschung an alternativen Batterie-Konzepten, sowie übergreifende Systembetrachtungen, wie beispielsweise Batteriemanagement und Materialverfügbarkeit.
Mit der Gründung des HIU führt das BMBF den systematischen Kompetenzaufbau im Bereich Elektrochemie und Batterieforschung fort, der mit den beiden Kompetenzverbünden Elektrochemie (Nord und Süd) begonnenen wurde. Im Rahmen dieser Verbünde wird mit Mitteln des Konjunkturpakets II seit Mitte 2009 die Forschungsinfrastruktur an insgesamt 15 Universitäten und Forschungsinstituten ausgebaut, um eine Basis für zukünftige Forschungsprojekte zu legen.
Seit 2009 läuft die BMBF Innovationsallianz Lithium-Ionen-Batterie 2015. Die 60 Partner aus Wissenschaft und Industrie decken in Forschung und Entwicklung das gesamte Spektrum der oben genannten Themen und damit die gesamte Wertschöpfungskette ab. Es konnten bereits innovative Materialsysteme im Pilotmaßstab hergestellt und in Batterien erfolgreich getestet werden. Dabei wurden gegenüber dem heutigen Standard signifikante Verbesserungen hinsichtlich Lebensdauer in Kombination mit hoher Leistungsfähigkeit erreicht, wobei die Optimierungsmöglichkeiten noch nicht ansatzweise ausgeschöpft sind.
Quelle: UD / fo
