Forschungsfertigung Batteriezelle zoomt auf die Feststoffbatterie
Die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB ist eine Fraunhofer-Einrichtung und widmet sich seit ihren Anfängen 2021 der Aufgabe, die Innovations- und Kommerzialisierungsprozesse von Produktionstechnologien für bestehende und zukünftige Zellformate zu beschleunigen. Drei Teilprojekte gibt es bereits. Das erste zur Entwicklung und Inbetriebnahme einer Produktionslinie ist bereits abgeschlossen. Die beiden weiteren befassen sich mit der Entwicklung von Elektroden- und Zelldesigns für prismatische und Pouch-Zellen (FoFeBat2) sowie mit einer beschleunigten Formierungsprozedur und optimierten End-of-Line-Testung (FoFeBat3).
Im Zuge von „FoFeBat4“ befasst sich nun außerdem ein Konsortium aus wissenschaftlichen Einrichtungen mit der Fertigungsforschung zu Festkörperbatterien. „Bislang hat sich keines der drei festen Elektrolytsysteme – Oxid, Thiophosphat und Polymer – eindeutig durchsetzen und sich als vielversprechendste Lösung etablieren können“, kommentiert PEM-Leiter Professor Achim Kampker: „Die hohen Anforderungen an die Produktionsumgebung und die teils deutlichen Unterschiede bei den benötigten Herstellungsverfahren, Anlagen und Materialien machen die Adaption einer Fertigungsprozesskette für herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien auf die Herstellung von Festkörperbatterien sehr schwierig.“
In der Industrie besteht Kamper zufolge aber Einigkeit darüber, dass die Festkörperbatterie eine „Enabler-Technologie“ sei, die etwa die Verwendung von Lithium-Metall-basierten Anoden ermöglichen könnte, um dadurch eine besonders hohe Energiedichte zu erzielen. Viele der weltweit größten Automobil- und Batteriezellenhersteller haben deshalb bereits selbst in die Erforschung von Festkörperbatterien investiert und teils strategische Entwicklungsvereinbarungen mit spezialisierten Unternehmen getroffen.
Das vierte Teilprojekt der FFB soll daher die grundlegenden Fragestellungen zur Produktion von Festkörperbatterien beantworten und gleichzeitig die notwendige Infrastruktur schaffen. Ein Ansatz der Forscher ist es, „die bestehenden Elektrolytsysteme hochskalig synthetisiert und in verschiedenen Zellchemien auf Leistungsfähigkeit, Betriebsbedingungen und Sicherheitsaspekte zu untersuchen“, wie es in einer begleitenden Mitteilung heißt.
Die FFB will mit ihren Arbeiten zu verbesserten Produktionstechnologien für bestehende und zukünftige Zellformate beitragen und an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Industrie agieren. Avisiert sind Forschungs- und Testprojekte unterschiedlicher Größen, wobei davon nicht nur große Industrie-Unternehmen, sondern auch mittelständische und kleine Unternehmen profitieren sollen. Durch die starken Haushaltskürzungen war um den Jahreswechsel zunächst unklar, inwiefern die Batterieforschung in Deutschland weiter gefördert wird. Das Budget wurde in der Tat zusammengestrichen, aber schlussendlich weniger stark als anfänglich kommuniziert.
Wir erinnern uns: Die Forschungsfertigung Batteriezelle wurde nach einem Bewerbungsverfahren im Jahr 2019 an ein Konsortium um das Fraunhofer IPT vergeben. Mit weiteren Fraunhofer-Instituten, dem PEM der RWTH Aachen und dem MEET Batterieforschungszentrum (Münster Electrochemical Energy Technology der Universität Münster) sollte die FFB am Standort Münster aufgebaut werden. Wegen anfänglichen Verzögerungen und dem zunehmenden Einfluss der Fraunhofer-Gesellschaft wurde im Februar 2021 zwischenzeitlich Kritik an der FFB laut. Ihre Forschungsaktivitäten nahm die Einrichtung im August 2021 auf.
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