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Viergeschossiger Neubau fĂŒr die Powder-Up-Pilotanlage zur Herstellung von Batteriematerialien am ZSW in Ulm © ZSW / Martin Duckek

Innovative Batteriematerialien in Deutschland herstellen: ZSW weiht Pilotanlage Powder-Up ein

Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger und Ministerialdirektor Michael Kleiner vom Ministerium fĂŒr Wirtschaft, Arbeit und Tourismus zu Besuch in Ulm

Die Herstellung neuartiger Hochleistungsbatterien fĂŒr Elektrofahrzeuge und stationĂ€re Speicher ist in Deutschland einen wichtigen Schritt vorangekommen. Am 2. Mai 2024 wurde am Zentrum fĂŒr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-WĂŒrttemberg (ZSW) in Ulm eine Pilotanlage eingeweiht, die erstmals hierzulande die Produktion von innovativen Batteriematerialien und deren Vorprodukten im Maßstab von bis zu 100 Kilogramm außerhalb der Industrie ermöglicht. Zur Einweihung anwesend waren Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger und Ministerialdirektor Michael Kleiner vom Ministerium fĂŒr Wirtschaft, Arbeit und Tourismus. Der Baubeginn der Anlage erfolgte im Dezember 2022. Sie wurde mit Fördermitteln des Bundesministeriums fĂŒr Bildung und Forschung (BMBF) unterstĂŒtzt. Den Neubau des bundesweiten Leuchtturms der deutschen Batterieforschung namens „Powder-Up!“ förderte das Ministerium fĂŒr Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-WĂŒrttemberg finanziell.

„Die neue ProduktionsstĂ€tte Powder-Up! fĂŒr die Herstellung von hochenergetischen und umweltfreundlichen Batteriematerialien ist ein zentraler Baustein fĂŒr den Aufbau einer wettbewerbsfĂ€higen und nachhaltigen Batteriewertschöpfungskette in Deutschland und Europa. Damit wird auch die technologische SouverĂ€nitĂ€t im Bereich Batteriefertigung weiter vorangetrieben. Die deutsche Batterieforschung ist spitze, jetzt mĂŒssen wir den Transfer in die Anwendung verbessern und neue, innovative Infrastrukturen hierfĂŒr schaffen. Mit der Pilotanlage Powder-Up! am ZSW in Ulm und der Forschungsfertigung Batteriezelle in MĂŒnster entsteht in Deutschland ein zusammenhĂ€ngendes Forschungsökosystem fĂŒr die Entwicklung innovativer Batterietechnologien ‚Made in Europe‘. Diese Forschungsinfrastruktur stĂ€rkt die Position Deutschlands als fĂŒhrender Standort fĂŒr die Batterieproduktion. Nun liegt es an der Industrie, dieses Angebot fĂŒr einen schnellen Markthochlauf zu nutzen“, betont Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger.

„Die Batteriezelle ist eine besonders wichtige Zukunftstechnologie. Michael Kleiner, Ministerialdirektor im Ministerium fĂŒr Wirtschaft, Arbeit und Tourismus, betonte: „Mit der Landesförderung von insgesamt zehn Millionen Euro leisten wir einen wichtigen Beitrag, damit das ZSW seine Stellung als fĂŒhrendes anwendungsorientiertes Batterieforschungszentrum weiter ausbauen kann.“

„Die Performance von Lithium-Ionen-Batterien hĂ€ngt hauptsĂ€chlich von den verbauten Materialien ab. Mit der Pilotanlage Powder-Up können nun erstmalig außerhalb der Industrie solche Kathodenmaterialien in einer seriennahen Umgebung hergestellt werden“, so Prof. Dr. Markus Hölzle, Leiter des ZSW in Ulm. „Wir sind stolz darauf, diese herstellerunabhĂ€ngige Entwicklungsplattform unseren Partnern aus Industrie und Wissenschaft anbieten zu können. In dem viergeschossigen Powder-Up-Neubau kommen ausschließlich industrieerprobte Maschinen zum Einsatz, um eine erfolgreiche Produktherstellung unter seriennahen Bedingungen zu garantieren.“

Kathodenmaterialien industrienah herstellen

Neue Materialien werden zunĂ€chst in kleinen Batterieprototypen getestet. Bei erfolgreichen Ergebnissen werden dann jedoch schnell deutlich grĂ¶ĂŸere Materialmengen notwendig. Diese konnten bisher nur von den großen industriellen Herstellern geliefert werden, die jedoch meist nicht in Europa produzieren und nur selten bereit sind, ihre besten Produkte an UniversitĂ€ten oder andere Forschungseinrichtungen abzugeben. Diese LĂŒcke schließt nun Powder-Up.

Die Powder-Up-Pilotanlage umfasst eine NutzflĂ€che von 2.400 Quadratmetern und deckt alle Produktionsschritte fĂŒr die Herstellung von hochenergetischen und umweltfreundlichen Batteriematerialien ab. Dazu gehören eine FĂ€llungsanlage fĂŒr Vorstufen, eine Hochtemperatur-WĂ€rmebehandlung sowie verschiedene Varianten der Nachbearbeitung. Ebenso integriert sind neue chemische Labore sowie hochprĂ€zise analytische MessgerĂ€te. Die neuen Anlagen ermöglichen es, schnell unterschiedliche Produktmuster herzustellen und diese ebenso schnell zu testen. Mittels digitalisierter Prozessschritte inklusive der zugehörigen Produktanalytik sollen die Entwicklungszyklen weiter verkĂŒrzt werden, um Ressourceneinsatz, Produktausbeute und die Performance von Batterien schnell weiter verbessern zu können.

Die in Powder-Up hergestellten Materialien, der Fokus liegt auf neuartigen Kathodenmaterialien, können anschließend in Pilotanlagen bei Forschungsinstituten oder bei Batterieproduzenten fĂŒr Entwicklungen genutzt werden. Chargen bis 100 Kilogramm sind möglich. Erst diese Menge an Material ermöglicht den Bau von originalgroßen Batterien, wie sie spĂ€ter zum Beispiel in Fahrzeugen eingesetzt werden wĂŒrden. Powder-Up dient darĂŒber hinaus der Erforschung einzelner Produktionsschritte und der hierfĂŒr eingesetzten Maschinen. Durch diese Arbeit unterstĂŒtzt Powder-Up auch den deutschen Maschinenbau, von dem fast alle Maschinen und Anlagen stammen.

Das Land Baden-WĂŒrttemberg finanziert das Powder-Up-GebĂ€ude mit 10 Millionen Euro. Die Pilotanlage mit allen Anlagenteilen, der GebĂ€ude- und Sicherheitstechnik sowie die notwendige Analytik wird mit 24 Millionen Euro vom Bundesministerium fĂŒr Bildung und Forschung finanziell gefördert.

Investitionen, Innovation und Industriezusammenarbeit

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am ZSW erforschen seit ĂŒber 35 Jahren Funktionsmaterialien fĂŒr Batterien und Superkondensatoren. Sie verfĂŒgen daher ĂŒber umfassende Erfahrung in der Entwicklung und Verarbeitung maßgeschneiderter Pulver und Pasten. Ein Fokus liegt auf dem Design innovativer Batteriezellen ohne den Einsatz kritischer und umweltschĂ€dlicher Roh- und Hilfsstoffe, aber auch auf Batteriezellen mit erhöhter Sicherheit.

Zur Ausstattung des ZSW in Ulm gehört seit 2014 auch eine große Pilotlinie fĂŒr die industrielle Produktion von Lithium-Ionen-Zellen bis 80 Amperestunden sowie seit 1998 ein europaweit anerkanntes Batteriesicherheits- und Testzentrum, in dem die LeistungsfĂ€higkeit von Batterien und insbesondere von neuen Batterieprototypen unter extremsten Bedingungen bewertet wird. Hierzu zĂ€hlen auch bewusst herbeigefĂŒhrte BatteriebrĂ€nde in den am ZSW vorhandenen Sicherheitsbunkern. Die Erforschung und Implementierung von Recyclingverfahren fĂŒr ProduktionsabfĂ€lle und Metalle aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien runden die AktivitĂ€ten ab.

Durch die kontinuierliche und großzĂŒgige Förderung des Bundesministeriums fĂŒr Bildung und Forschung (BMBF) und des Landes Baden-WĂŒrttemberg wurde in den letzten Jahren ein robustes Ökosystem fĂŒr die Batteriefertigung in Deutschland aufgebaut. Das ZSW spielt dabei eine SchlĂŒsselrolle im Technologietransfer. Heute arbeiten mehr als 100 Expertinnen und Experten am ZSW in Ulm an innovativen Komponenten fĂŒr die nĂ€chsten Generationen von Batteriezellen.

Quelle: www.zsw-bw.de

Pressemitteilung veröffentlicht am 02.05.2024 in ElektromobilitĂ€t, News, Produkte.