HyMetBat-Projekt liefert Messtechnik zur Entwicklung nachhaltiger Batterien

Die Partner des neuen europäischen Forschungsprojekts HyMetBat streben an, den Übergang von Lithium-Ionen-Batterien zu ressourcenschonenderen Technologien wie Natrium-Ionen-Batterien zu unterstützen. Dazu wollen sie Entwicklern und Herstellern neue Werkszeuge an die Hand geben.

Symbolbild: Batterie im Unterboden eines Pkw
Bild: Renault/Pagecran

Der Projektname HyMetBat steht für „Hybrid metrology for sustainable and low-carbon footprint battery materials“, auf deutsch: Hybridmesstechnik für nachhaltige und CO2-arme Batteriematerialien. Die 30 Partner des Konsortiums – angeführt von der der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) – wollen ergo eine innovative Messtechnik entwickeln, die die Entwicklung hin zu Batterien mit weniger „knappen und schädlichen Rohstoffen“ beschleunigt.

„Wir wollen Herstellern Werkzeuge an die Hand geben, um Batteriematerialien präzise zu analysieren und gezielt zu verbessern“, erläutert Projektleiter Burkhard Beckhoff von der PTB. Im Zentrum stehen neue Messverfahren und Standards, „die tiefere Einblicke in die Batteriechemie und -funktion ermöglichen als bisher“. So sollen sich Materialien für neue Batterietechnologien präzise charakterisieren lassen – von der Entwicklung neuer, nachhaltiger Elektroden bis zu optimierten Recyclingverfahren.

Der Bedarf an leistungsstarke Batterien, die umweltverträglicher produziert werden und leichter zu recyceln sind, ist laut der PTB enorm. Die Bundesanstalt selbst bringt mit der Röntgenfluoreszenzanalyse eine Schlüsseltechnologie in das Projekt ein. Diese liefert den Verantwortlichen zufolge hochaufgelöste Informationen über die chemischen Elemente und deren Bindungen – und das während des Betriebs einer Batterie. „Ladung, Entladung und alle dabei ablaufenden chemischen Prozesse lassen sich so zerstörungsfrei und präzise beobachten. Solche Echtzeit-Einblicke waren bislang nur eingeschränkt möglich und sind für zielgerichtete Materialentwicklung von großem Wert“, teilt die Einrichtung mit.

Im Projekt wird die Röntgenfluoreszenzanalyse mit weiteren leistungsfähigen Analysetechniken kombiniert. So wollen die Beteiligten ein vollständiges Bild der chemischen, elektrischen, strukturellen und thermischen Eigenschaften von Batteriematerialien ermöglichen – und damit ein tiefes Verständnis für deren komplexes Zusammenspiel, das über Kapazität, Effizienz, Energiedichte und Lebensdauer einer Batterie entscheidet. Anschließend sollen die entwickelten Analyseverfahren und Erkenntnisse den Weg vom Labor in die industrielle Fertigung und ins Recycling finden.
 
Von der EU wird HyMetBat mit rund 3,5 Millionen Euro gefördert. Beteiligt sind an dem Projekt sowohl nationale Metrologie-Institute als auch Universitäten und Industriepartner. „Die hohe Beteiligung zeigt, wie groß das Interesse an langlebigen, leistungsfähigen und kostengünstigen Batterien ist – nicht zuletzt für Energiesicherheit, technologische Souveränität und Wettbewerbsfähigkeit“, betont Beckhoff. Zu den weiteren Teilnehmern aus Deutschland zählen das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, die TU Berlin und die Westfälische Wilhelms Universität Münster. Seitens der Schweiz ist die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt beteiligt.

ptb.de, euramet.org, hymetbat.inrim.it

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