Im Zuge des Projekts „FoFeBat4“ befasst sich ein Konsortium aus zahlreichen Forschungseinrichtungen mit der Integration von Schlüsseltechnologien für nachhaltige und effiziente Batteriezellfabriken der Zukunft. Dabei geht es vor allem um die Festkörperbatterie, die in der jüngeren Vergangenheit immer mehr in den Fokus der industriellen Forschung gerückt ist.
„Bislang hat sich keines der drei festen Elektrolytsysteme – Oxid, Thiophosphat und Polymer – eindeutig durchsetzen und sich als vielversprechendste Lösung etablieren können“, sagt 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 bestehe unterdessen Einigkeit darüber, dass die Festkörperbatterie eine „Enabler-Technologie“ ist, die etwa die Verwendung von Lithium-Metallbasierten Anoden ermöglichen könnte, um dadurch eine besonders hohe Energiedichte zu erzielen.
Grundlegende Fragestellungen zur Produktion beantworten
Viele der weltweit größten Automobil- und Batteriezellenhersteller haben in den vergangenen Jahren selbst in die Erforschung von Festkörperbatterien investiert und beispielsweise strategische Entwicklungsvereinbarungen mit Start-up-Unternehmen getroffen. „FoFeBat4“ soll daher die grundlegenden Fragestellungen zur Produktion von Festkörperbatterien beantworten und gleichzeitig die notwendige Infrastruktur dafür schaffen. Im Rahmen von Innovationslaboren soll das Projekt alternative Fertigungsverfahren und -technologien aus der Wertschöpfungskette Batteriezelle mit besonderem Fokus auf die Festkörperbatterie erforschen.
Dabei sollen die bestehenden Elektrolytsysteme hochskalig synthetisiert und in verschiedenen Zellchemien auf Leistungsfähigkeit, Betriebsbedingungen und Sicherheitsaspekte untersucht werden. Der Lehrstuhl PEM ist unter anderem mit der Erproben der Materialsysteme in der seriennahen Assemblierung unter Trocken- und Reinraumbedingungen und mit dem Aufbau großformatiger Zellen befasst.
