„Battery 2030+“ präsentiert Roadmap für leistungsstarke, sichere, nachhaltige und günstige Speicher

Europa will bei der Entwicklung von Batterien die Lücke zur asiatischen und nordamerikanischen Konkurrenz schließen. Dazu sollen in absehbarer Zeit auch auf dem alten Kontinent Speicher hergestellt werden, die zugleich leistungsstark, sicher, günstig und nachhaltig sind. Die europäische Forschungsinitiative „Battery 2030+“ ist für die Entwicklung der Batterien der Zukunft gegründet worden und hat jetzt eine Roadmap veröffentlicht. Darin enthalten sind verschiedene Meilenstein wie eine gemeinsame Plattform zur Materialentwicklung mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI), vernetzte Sensoren und Selbstheilungstechnologie für Batterien sowie nachhaltige Herstellungs- und Recyclingverfahren, wie das Bündnis Celest am Donnerstag veröffentlichte. Es ist über das KIT und die Universität Ulm an der Initiative „Battery 2030+“ beteiligt.

Neben den Materialien und Verfahren werden in der Roadmap auch Maßnahmen zur Beschleunigung der Entwicklung aufgeführt. Dabei seien drei wichtige Forschungsansätze identifiziert worden. „Wir wollen die Suche nach neuen Materialien und dem richtigen Materialmix beschleunigen, neuartige Funktionen auf den Weg bringen sowie Herstellungs- und Recyclingkonzepte etablieren“, sagt Maximilian Fichtner, Leiter der Abteilung Energiematerialien am Institut für Nanotechnologie des KIT, Stellvertretender Direktor am Helmholtz-Institut Ulm und wissenschaftlicher Sprecher des Zentrums für Elektrochemische Energiespeicherung Ulm-Karlsruhe (Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe, kurz Celest).

Das Plan sieht vor, dass zum Test bestimmter Materialien zunächst eine einzigartige Hochdurchsatzanlage (MAP) aufgebaut werden soll, wie es weiter hieß. Die Kombination von automatisierter Synthese, Charakterisierung und Materialmodellierung sowie Data-Mining-Techniken und KI in der Versuchsauswertung und -planung solle die Entwicklung von neuen Batteriematerialien entscheidend beschleunigen. Danach solle die Analyse der Eigenschaften von Materialschnittstellen erfolgen, etwa der Schnittstelle zwischen Elektrode und Elektrolyt oder zwischen aktivem Material und unterschiedlichen Zusätzen. Dies diene dazu, vielversprechende Ansätze für hochleistungsfähige Batterien zu entwickeln.

Ferner sei geplant, intelligente und vernetze Sensorkonzepte zu entwickeln, um chemische und elektrochemische Reaktionen direkt in der Batteriezelle beobachten zu können. Dies solle der Alterung der Batterien durch externe Faktoren und unerwünschte Nebenreaktionen entgegenwirken. Nach den Plänen der Forscher sollen die Batterien der nächsten Generation mit „Selbstheilungskräften“ ausgestattet werden. Dies bedeutet, dass Schäden im Inneren einer Batterie, die sonst zu einem Batterieversagen führen, können durch geschickten Materialeinsatz ausgeglichen werden. Mit Sensoren und Selbstheilung sollen die Batterien zukünftig noch zuverlässiger und ausdauernder werden, wie es weiter hieß.

Damit seien diese Batteriespeicher auch für Zweitnutzungskonzepte noch attraktiv und qualitätiv hochwertig. Dies entspreche dann auch den Nachhaltigkeitszielen, die mit dem Projekt verfolgt werden. Parameter wie ressourcensparende Herstellbarkeit, die Recyclingfähigkeit, kritische Rohstoffe und Toxizität würden daher direkt in die Algorithmen der MAP-basierten Entwicklung neuer Batteriekonzepte einfließen.

Erste Vorhaben aus der Roadmap von „Battery 2030+“ seien bereits durch die EU bewilligt und gestartet worden. Celest, zudem auch das ZSW gehört, sei dabei als Partner beteiligt. Das Konsortium „Battery 2030+“ wird von der Universität Uppsala koordiniert. Es sind zahllose Universitäten, Forschungszentren und Fachverbände aus ganz Europa beteiligt.