Batterieforschung in Deutschland geht voran

18.1.2011 Helmholtz-Institut für Elektrochemische Energiespeicherung startet in Ulm/ Schavan: „Wichtige Schritte auf dem Weg zum Leitmarkt für Elektromobilität“

Ulm- Gestern wurde von der deutschen Bundesforschungsministerin Annette Schavan und dem baden-württembergischen Ministerpräsidenten Stefan Mappus der Startschuss für das neu gegründete Helmholtz-Institut Ulm für Elektrochemische Energiespeicherung (HIU) gegeben. Das Institut ist eine Kooperation des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Ulm, assoziierte Partner sind das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Das HIU soll die Brücke zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung schlagen und wird dafür vom deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) jährlich mit rund 4,5 Millionen Euro unterstützt.

‘Das neue Helmholtz-Institut ist ein weiterer wichtiger Schritt auf dem Weg Deutschlands zum Leitmarkt für Elektromobilität. Es ist Teil der langfristig angelegten Strategie des BMBF, mit der wir exzellente deutsche Forschung im Bereich Batterietechnologien stärken wollen’, sagte Schavan. ‘Batterietechnologie ist eine Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität, sie liefert aber auch Speichermöglichkeiten für erneuerbare Energien wie Wind und Sonne.’

Lithium-Ionen-Batterien haben sich als besonders vielversprechende Batterietechnologie herausgestellt. Sie versorgen bereits mobile Elektronikgeräte wie Handys oder Laptops. Auch erste Elektroautos fahren schon mit Lithium-Ionen-Batterien der ersten Generation. Um den zukünftigen Anforderungen der Elektromobilität zu genügen, sind jedoch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Lebendsauer und Energiedichte nötig: Derzeit werden für eine Reichweite von 60 Kilometern 180 Kilogramm gängiger Lithium-Kobalt-Batterien gebraucht. Außerdem ist Kobalt, wie andere in den Batterien enthaltene Metalle, ein Rohstoff mit eingeschränkter Verfügbarkeit.

Daher wurden thematische Schwerpunkte festgelegt:

Forschung für Batteriematerialien und Elektrochemie, um Leistungs- und Energiedichte sowie die Lebensdauer zu erhöhen, kritische Rohstoffe zu ersetzen und Alternativen zur Lithium-Ionen-Technologie zu entwickeln. Beispielsweise könnten Metall-Luft-Systeme aufgrund ihrer höheren Energiedichten wesentlich größere Reichweiten ermöglichen.

Forschung für die Produktion, damit in Deutschland eine Massenproduktion aufgebaut werden kann, die konkurrenzfähig ist und so flexibel, dass sich wandelnde Batteriekonzepte schnell integriert werden können.

Forschung zur Batteriesystemintegration, um ein optimales Zusammenspiel von Batterie, Fahrgestell, Antriebskomponenten, Betriebsstrategien und Energiemanagement zu gewährleisten.

Forschung zum Recycling, um gesetzliche Vorgaben zu Recyclingquoten zu erfüllen und Rohstoffe, insbesondere Lithium sowie Kobalt, Mangan und Nickel zurückzugewinnen.

Forschungsaktivitäten auf diesen Gebieten werden durch zahlreiche Maßnahmen unterstützt:

Durch das neue Helmholtz-Institut Ulm werden u.a. elektrochemische Grundlagenforschung, Materialforschung und Theorie und Modellierung elektrochemischer Prozesse gestärkt, inklusive der Forschung an alternativen Batterie-Konzepten, sowie übergreifende Systembetrachtungen, wie beispielsweise Batteriemanagement und Materialverfügbarkeit.

Mit der Gründung des HIU führt das BMBF den systematischen Kompetenzaufbau im Bereich Elektrochemie und Batterieforschung fort, der mit den beiden Kompetenzverbünden Elektrochemie (Nord und Süd) begonnenen wurde. Im Rahmen dieser Verbünde wird mit Mitteln des Konjunkturpakets II seit Mitte 2009 die Forschungsinfrastruktur an insgesamt 15 Universitäten und Forschungsinstituten ausgebaut, um eine Basis für zukünftige Forschungsprojekte zu legen.

Seit 2009 läuft die BMBF Innovationsallianz Lithium-Ionen-Batterie 2015. Die 60 Partner aus Wissenschaft und Industrie decken in Forschung und Entwicklung das gesamte Spektrum der oben genannten Themen und damit die gesamte Wertschöpfungskette ab. Es konnten bereits innovative Materialsysteme im Pilotmaßstab hergestellt und in Batterien erfolgreich getestet werden. Dabei wurden gegenüber dem heutigen Standard signifikante Verbesserungen hinsichtlich Lebensdauer in Kombination mit hoher Leistungsfähigkeit erreicht, wobei die Optimierungsmöglichkeiten noch nicht ansatzweise ausgeschöpft sind.
Link: www.lib2015.de

Um den Transfer von Forschungsergebnissen in die industrielle Anwendung zu intensivieren, werden im Rahmen der kürzlich veröffentlichten Förderbekanntmachung ‘ExcellentBattery’ weitere Mittel für exzellente Batterieforschungsstandorte bereit gestellt. Mit dieser Maßnahme soll gleichzeitig die Anzahl der Batterieforscher in Deutschland signifikant erhöht werden. Damit setzt das BMBF zugleich Empfehlungen der Nationalen Plattform Elektromobilität um. Link: http://www.bmbf.de/foerderungen/15574.php

‘Mit diesen Initiativen und den laufenden Projekten schaffen wir die Voraussetzungen, um wettbewerbsfähige Lithium-Ionen-Batterien sowie alternative Batterietechnologien zu entwickeln und eine führende Position Deutschlands auf diesem Gebiet zu erreichen. Dazu gehört auch, exzellenten technischen und wissenschaftlichen Nachwuchs auszubilden’, meinte Schavan. ‘Ziel ist es, wesentliche Teile der Batteriewertschöpfungskette am Industriestandort Deutschland zu etablieren. Wir erwarten, dass die Wirtschaft die geschaffenen Infrastrukturen im Bereich der Forschung nutzt. Wir laden alle interessierten Unternehmen ein, sich hier zu engagieren.’

Seit 2008 hat das BMBF über 250 Millionen Euro in die Forschung für Elektromobilität investiert, davon rund 140 Millionen Euro für den Aufbau von Kompetenzen in Elektrochemie, Batterietechnik und Batterieproduktion. In den kommenden Jahren sollen etwa 100 Millionen Euro jährlich investiert werden.

Weitergehende Informationen zu Batterieforschung und Elektromobilität finden Sie in der Broschüre ‘Elektromobil in die Zukunft – Batterieforschung als Schlüssel’:
http://www.bmbf.de/pub/elektromobilitaet.pdf