SeNSE-Projekt: Aufbau von Batteriezell-Kompetenz in Europa

Experten aus sieben europäischen Ländern tüfteln im Forschungsprojekt SeNSE im Rahmen der „European Battery Alliance“ ab sofort an Lösungen für Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation. Eine entscheidende Rolle für das auf vier Jahre angelegte Projekt spielt die schwedische Firma Northvolt.

Das Gemeinschaftsprojekt soll dazu beitragen, Kompetenz und Fertigungskapazitäten im Bereich Batteriezell-Technologie in Europa aufzubauen. Da Northvolt den Bau von zwei Batteriezell-Produktionsanlagen in Europa plant – eine in Schweden und eine als Joint-Venture mit Volkswagen in Salzgitter –, ist dabei ein direkter industrieller Bezug gegeben. Experten von Northvolt werden die SeNSE-Wissenschaftler denn auch mit regelmäßigen Briefings begleiten. Ziel sei die Kreation einer Reihe von Batteriezell-Prototypen, heißt es in einer begleitenden Pressemitteilung. Außerdem solle die Fähigkeiten der neuen Batteriezellen-Generation anhand eines Demonstrators mit 1 kWh Speicherkapazität bewiesen werden und die entwickelte Fertigungstechnologie in Form von Patenten den Weg in die Industrie finden.

Konkret sind an SeNSE fünf Forschungsinstitute und sechs Industrieunternehmen beteiligt. Die Leitung liegt bei der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa, Schweiz). Ferner an Bord sind die Westfälische Wilhelms-Universität Münster und das Forschungszentrum Jülich (beide Deutschland), die Coventry University (UK), das Austrian Institute of Technology (Österreich) sowie die Firmen Solvionic (Frankreich), FPT Motorenforschung (Schweiz), Lithops (Italien), Northvolt (Schweden), Enwires (Frankreich) und Huntsman Advanced Materials (Schweiz). Die EU fördert das bis Frühjahr 2024 laufende Projekt im Zuge ihres Forschungsförderprogramms Horizon 2020 mit zehn Millionen Euro.

Inhaltlich beschäftigen sich die Teilnehmer mit der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation – der sogenannten „Generation 3b“. Im Unterschied zu aktuellen Antriebsbatterien soll diese eine höhere Energiedichte, eine verbesserte Zellchemie und ein verbessertes Batteriemanagement vorweisen. Die Forscher streben u.a. Anoden aus Silizium-Graphit-Composites und Kathoden mit geringerem Kobalt-Anteil an. Und: „Neue Additive in der Elektrolytflüssigkeit sowie Schutzschichten sollen die Batterie langsamer altern lassen und mehr Ladezyklen möglich machen. Zu einer längeren Lebensdauer und besseren Schnelladefähigkeit werden auch neue Sensoren beitragen, die vom Inneren der Batteriezellen her Daten ans Batteriemanagement liefern. Diese Daten sollen ein deutlich verfeinertes Temperaturmanagement im Vergleich zu heutigen Lithium-Ionen-Zellen erlauben“, präzisiert die Empa.

Ein weiteres, seit dem 1. Januar 2020 gestartetes europäisches Projekt beschäftigt sich unterdessen parallel mit der Entwicklung von Festkörper-Lithium-Metall-Batterien. Das von der EU mit knapp 8 Millionen Euro geförderte Projekt namens SOLiDIFY läuft ebenfalls vier Jahre und basiert auf der Zusammenarbeit von insgesamt 14 europäischen Partnern. Die Federführung obliegt dabei dem IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre) mit Sitz in Belgien. „Die Festkörper-Batterien – genannt Generation 4b – könnten (…) in etwa zehn Jahren marktreif sein. Sie sollen bei halbem Gewicht und der Hälfte der Baugröße die gleiche Speicherkapazität liefern wie heutige Lithium-Ionen-Batterien. Auch die Produktionskosten sollen auf die Hälfte sinken“, schreibt die Empa, die auch an diesem Projekt beteiligt ist. Dazu seien neue Elektrodenarchitekturen und innovative Flüssig-Produktionsmethoden für die Kathode notwendig. Die Anode werde aus metallischem Lithium bestehen.
empa.ch