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Foto: AIT
Das Forschungslabor des AIT deckt die gesamte Wertschöpfungskette der Batterieforschung ab.
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Energietechnik

Die Speicheroffensive

Mit Hochdruck wird weltweit an der Entwicklung neuer Speichertechnologien gearbeitet. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Batterien der nächsten Generation. Damit Europa in diesem boomenden Forschungsbereich mithalten kann, investiert die EU nun weitere 2,9 Milliarden Euro in ein Großprojekt.

von: Alfred Bankhamer

In Europa startet gerade eine der größten Initiativen, damit der alte Kontinent zumindest in einem Technologiefeld nicht völlig abhängig von Asien und den USA wird. Erst kürzlich hat die Europäische Kommission das Projekt „European Battery Innovation“ genehmigt, das sich der Förderung der europäischen Batterieindustrie verschrieben hat. Im Rahmen der „Important Projects of Common European Interest“ (IPCEI) sind am Projekt 42 Unternehmen aus zwölf EU-Mitgliedstaaten beteilig. Die EU fördert die Initiative mit bis zu 2,9 Milliarden Euro, Weitere neun Milliarden Euro wollen private Investoren in dieses bislang einzigartige EU-Großprojekt einbringen. „Vor drei Jahren war die EU-Batterieindus-trie kaum auf der Karte. Heute ist Europa ein globaler Batterie-Hotspot“, so Kommissionsvizepräsident Maros Sefcovic, der mit dem Vorhaben schlicht den Batteriemarkt revolutionieren will.

Die Batterien der nächsten Generation sind ein wichtiger Beitrag für die E-Mobilität und Energiewende. Geplant sind in Summe fast 300 Kooperationen mit über 150 externen Partnern wie Universitäten, Forschungseinrichtungen und KMU. Das Gesamtprojekt soll voraussichtlich bis 2028 abgeschlossen werden – jedes Teilprojekt verfolgt aber seine eigenen Zeitpläne. In Österreich sind AVL, Borealis, Miba, Nextrom, Varta Micro Innovation sowie Voltlabor mit an Bord dieses einzigartigen paneuropäischen Großprojektes.
 

Vom Materialabbau bis zur Entsorgung

Das Ziel ist der Aufbau einer wettbewerbsfähigen, nachhaltigen und hochinnovativen Batterie-Wertschöpfungskette. Das beginnt beim möglichst nachhaltigen Abbau von Rohstoffen, geht über eine neue, umweltfreundliche Batteriezellproduktion und berücksichtigt auch die Wiederverwertung alter Batterien sowie deren Recycling. Ob der Geldsegen Europa als Industrie-, Forschungs- und Entwicklungsstandort im Batteriesektor auch an die Spitze bringen kann, wird sich zeigen. Der oft kritisierte CO2-Fußabdruck im Batteriesektor soll jedenfalls deutlich reduziert werden. Bis 2024 will die Batterie-Allianz jährlich mindestens sechs Millionen Elektroautos mit europäischen Batterien ausstatten.

In Österreich stellt das BMK den „sechs Pionieren und Schlüsselunternehmen in ihren Bereichen“ 45 Millionen Euro zur Verfügung. „Österreich kann hier einen ganz wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz in Österreich und der Europäischen Union leisten und gleichzeitig den Forschung- und Entwicklungsstandort stärken“, so Klimaschutzministerin Leonore Gewessler zum European Battery Innovation“-Projekt. Christoph Neumayer, Generalsekretär der Industriellenvereinigung, freut sich besonders über die erstmalige österreichische Beteiligung an einem paneuropäischen Batterieprojekt. „Das ist ein Meilenstein in der Technologiepolitik“, so Neumayer. Bei der aktuellen Initiative handelt es sich schon um das zweite EU-Battriengroßprojekt. In Österreich profitieren laut Neumayer nun auch tausende Zulieferrunternehmen sowie der Wissenschaftsbereich, der eng mit den Technologieunternehmen kooperiere. Umgesetzt werden die österreichischen Beiträge mit der FFG und aws. Dabei arbeitet AVL an einer Qualitätsverbesserung in der Modul- und Packproduktion und entwickelt hierfür neue energie- und qualitätseffizientere Modul-Produktionsprozesse in seinem Batterie-Innovationszentrum in Graz, das auch als europäisches Labor für Forschung und Entwicklung zur Verfügung steht. Borealis entwickelt wiederum kreislauffähige Polyolefin-Lösungen für Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien wie Batteriehalter, Batteriegehäuse und Seperatorfolien. Das Ziel ist ein geringeres Gewicht, bessere elektrische Isoliereigenschaften, eine höhere Energiedichte sowie eine höhere Zuverlässigkeit. Miba arbeitet an leichteren und flexibleren Thermomanagementlösungen, und Rosendahl Nextrom an flexiblen Produktions- und Prozesslösungen für den Batterie-Zusammenbau. Varta Micro Innovation, der Forschung- und Innovationshub der Varta AG in Graz, zielt wiederum besonders auf eine Erhöhung der Energiedichte, eine Reduktion des CO2-Fußabdrucks, die Vermeidung kritischer Rohstoffe wie Kobalt sowie auf die umfassende Digitalisierung des Forschungsprozesses ab. Voltlabor will mit der VOLTfactory gleich eine flexible, hoch automatisierte Produktion entwickeln und fokussiert sich auf eine sichere und zuverlässige Gesamtbatterie.
 

Batterienforschung in Österreich

In Österreich wird schon länger an einer „Speicherinitiative“ gearbeitet, um den Aufbau einer „Speicher-Community“, die Leute aus F&E, Wirtschaft und Verwaltung umfasst, zu bilden (speicherinitiative.at). Gefördert wird dies vom Klima- und Energiefonds. Dank des EU-Programms dürfte die „Speicher-Community“ nun einen deutlichen Aufschwung erhalten. In sogenannten „Focus Labs“ werden laufend Themen wie beispielsweise der „Gap zwischen entwickelten Innovationen und breiter Umsetzung“, „neue Geschäftsmodelle“, „volldigitalisierte Plattformen für Erneuerbare Energiegemeinschaften“ oder der „Test neuer Technologien über Leuchtturmprojekte“ diskutiert.

Ein wichtiges Forschungszentrum für die Batterieforschung in Österreich ist das Batterienlabor des AIT. „Das AIT ist eine der wenigen Forschungseinrichtungen weltweit, die die gesamte Wertschöpfungskette von der Batterieforschung bis zur Batterieproduktion unter einem Dach abbilden kann“, meint dazu Marcus Jahn, Leiter der Batterieforschung am Center for Low-Emission Transport. Selbst eine kleine Zellproduktion bietet das Lab in Form einer hochmodernen Forschungspilotlinie in einem Trockenraum, mit der Lithium-Ionen-Pouchzellen für industrierelevante Prozesse hergestellt werden können, um die Lücke zwischen Wissenschaft und Industrie zu füllen.

Auf Nanotechnologie setzt das mit fünf Millionen Euro geförderte EU-Projekt NanoBat. Seit April 2020 wird an Methoden gearbeitet, die schnelleres Aufladen von Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen und zugleich die Produktionskosten senken sowie die Lebensdauer der Batterien erhöhen sollen. Mit an Bord sind die österreichischen Unternehmen Keysight Technologies als Koordinator, Kreisel Electric, die Johannes Kepler Universität, das AIT sowie acht weitere europäische Partner. Ein neues CD-Labor wurde kürzlich an der TU Graz mit AVL als Partner eröffnet. Forschungsziel ist hier besonders die Reduktion der Grenzflächenwiderstände innerhalb der Festkörperbatterie. „An den Grenzflächen bilden sich hohe Widerstände aus, die einen schnellen Ionentransport zwischen den Elektroden verhindern und somit zu einem signifikanten Perfomanceverlust führen“, so Daniel Rettenwander vom Institut für Chemische Technologien von Materialien der TU Graz. Den gebremsten Ionen soll nun ein kräftiger Schwung verliehen werden.


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