greenBattNutzung – Begleitprojekt Batterielebenszyklus

 

Begleitvorhaben „2nd Use & Green Battery“ zu den Clustern „Batterienutzungskonzepte“ und „Recycling & Grüne Batterie“ im Dachkonzept der Forschungsfabrik Batterie

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Mark Junker

Modellierung, Analytik und Lebensdauerprognose von Batterien

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Florian Ringbeck

Geschäftsführender Oberingenieur

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  Clustergrafik mit Boot, Drohne, Flugzeug und Auto

Mit der steigenden Marktdurchdringung von Lithium-Ionen-Batterien wächst die Anforderung, Umweltauswirkungen soweit wie möglich zu reduzieren. Dazu müssen die Nutzungsdauer der Batteriezellen maximiert und die Stoffkreisläufe der Rohstoffe geschlossen werden. Zu diesem Zweck wurden vom BMBF zwei neue Forschungscluster im Rahmen der Querschnittsinitiative Batterielebenszyklus initiiert. Im Fokus des Clusters „Batterienutzungskonzepte“ steht die Verlängerung der Batterienutzungsdauer und Unterstützung der Entwicklung neuer Material- und Zellkonzepte. Das Kompetenzcluster „Recycling & Green Battery“ schafft die Grundlagen für das nachhaltige Recycling von Batterien und Rohstoffen sowie die Schließung von Stoff- und Materialkreisläufen im Batterielebenszyklus.

Die Größe und Struktur der beiden Kompetenzcluster erfordern eine Unterstützung durch ein Begleitprojekt, damit die Erreichung der Clusterziele gesteuert und sichergestellt werden kann. Das Begleitprojekt übernimmt das zentrale Management der beiden Kompetenzcluster „Batterienutzungskonzepte“ und „Recycling und Green Battery“ durch Koordination der Aktivitäten, Ergebniscontrolling und Fortschrittskontrolle sowie Clusterkommunikation und Veranstaltungsorganisation. Zudem erfolgt eine Bündelung und Integration der Forschungsergebnisse durch Zusammenführung der im Rahmen der Clusterprojekte erarbeiteten Daten, Methoden, Werkzeuge und Erkenntnisse in einer zentralen Daten- und Dokumentaustauschplattform.

Die Teilziele des greenBattNutzung – Begleitprojekt Batterielebenszyklus umfassen:

  • Ganzheitliche Bewertung von Rohstoffkreisläufen und 2nd Use-Konzepten
  • Definition von Referenzen und Standards sowie Szenarien
  • Zusammenführung von Daten, Methoden, Werkzeugen und Forschungsergebnissen
  • Bereitstellung von Methoden und Werkzeugen für die Gesamtsystemanalyse und -bewertung
  • Durchführung der Gesamtsystemanalyse und -bewertung auf Basis von Szenarien
  • Handlungsempfehlungen für politische Entscheidungsträger
  • Wissenschaftliches Management, Koordination und Ergebniscontrolling

Das ISEA betreut im Rahmen des Begleitprojektes insbesondere den Cluster „Batterienutzungskonzepte“. Die Mission des Kompetenzclusters „Batterienutzungskonzepte“ ist die Unterstützung der Entwicklung neuer Material- und Zellkonzepte durch

  • Vergleich von Eigenschaften und Anforderungsprofilen der Anwendungen
  • Bewertung von Alterung, Lebensdauer, Performance und Sicherheit
  • Entwicklung von Basiskonzepten für die Diagnostik
  • Entwicklungsbegleitende Analyse von Ökobilanzen und Rohstoffverfügbarkeiten
  • Analyse der Skalierbarkeit Richtung großer Batteriezellen und Batteriepacks zur Verkürzung der Innovationszyklen und der time-to-market für neue Materialien und Zellen.

Auf Basis einer Kombination einer Vielzahl von Informationen forscht dieses Kompetenzcluster an Methoden zur umfassenden Bewertung von Materialien und Zellen in Bezug auf die Realisier- und Skalierungsmöglichkeiten und deren möglichen Anwendungen in verschiedenen Feldern. Dazu gehören Abschätzungen zu erreichbaren Marktvolumina und Business Cases für die zu erwartenden oder erreichten Leistungsparameter auch unter Berücksichtigung möglicher 2nd Use-Einsätze ebenso wie eine umfassende Ökobilanz und die Abschätzung der Rohstoffverfügbarkeit. Damit soll bereits in frühen Phasen der Entwicklungspipelines der Fokus der Material- und Zelloptimierung auf den Anwendungsbedarf gerichtet werden. Die im Kompetenzcluster „Batterienutzungskonzepte“ adressierten Themen umfassen wesentliche Bereiche der Batteriesystemforschung.

 

Laufzeit

01. August 2020 – 31. Januar 2024