Structur.e: Forschungsprojekt für schnelleres Laden

Das nun gestartete und mit Bundesmitteln geförderte Projekt „Structur.e“ soll neue Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge mit verbesserter Schnellladefähigkeit entwickeln. An dem von Volkswagen koordinierten Projekt sind u.a. die Hochschule Aalen, Trumpf Laser, das DLR, das Fraunhofer ITWM und das ZSW Ulm beteiligt. 

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Das Projekt ist auf dreieinhalb Jahre angesetzt und wird mit sechs Millionen Euro gefördert, die beteiligten Unternehmen bringen weitere Gelder ein. Der Plan ist, an den jeweiligen Forschungsstandorten unterschiedliche Lösungsansätze zum schnelleren Laden zu verfolgen und diese – falls möglich – im nächsten Schritt miteinander zu kombinieren.

Ein Team der Hochschule Aalen, das sich aus Experten des Instituts für Materialforschung (IMFAA) und des LaserApplikationsZentrum (LAZ) zusammensetzt, will den strukturellen Aufbau der Elektroden verbessern. Die Herausforderung: Das Material ist nur zwischen 50 und 150 Mikrometer dick. Deshalb setzen die Forscher auf Lasertechnik. „Mit dem Laser können wir die Funktion der Elektroden gezielt beeinflussen, indem wir oberflächennah Poren freilegen oder aber dreidimensionale Strukturen herstellen – in beiden Fällen möchten wir den Transport der Lithium-Ionen beim Laden verbessern“, sagt Professor Harald Riegel. Erste Vorarbeiten zeigten einen positiven Effekt auf die sogenannte Stromratenfähigkeit und sollen nun im Projekt weiterverfolgt werden.

In Aalen gab es schon vor dem Projekt eine Nähe zur Batterieforschung: Der deutsche Batteriehersteller Varta hat nur wenige Kilometer nördlich in Ellwangen (Jagst) seinen Sitz. An welchen Ansätzen die anderen Projektteilnehmer forschen, geht aus der Mitteilung nicht hervor.

Update 14.07.2021: Zur Halbzeit des „Structur.e“-Projekts haben die Forscher vielversprechende Ergebnisse vorgestellt. Um die Schnellladefähigkeit von EV-Batterien zu erhöhen, setzen sie unter anderem auf ein laserbasiertes Verfahren, das bereits zum Patent angemeldet wurde.

„Wir haben mit dem Laser die Oberflächen der Elektroden im Innern der Batterien aufgeraut und perforiert, um den Austausch der Lithium-Ionen zwischen den Elektroden beim Be- und Entladen zu verbessern“, sagt Max-Jonathan Kleefoot. Untersuchungen zur Schnellladefähigkeit hätten darauf hingedeutet, dass die so bearbeiteten Batterien spürbar schneller geladen werden können.

Projektleiter Volker Knoblauch vom IMFAA bezeichnete die Ergebnisse als „äußerst vielversprechend“. Ein weiterer positiver Nebeneffekt, der sich durch die Laserbearbeitung der Batterieelektroden abzeichne, sei die Zeitersparnis bei nachfolgenden Prozessschritten der Zellherstellung, so Knoblauch.

Im weiteren Projektverlauf sollen die Zwischenergebnisse von den kleinen Laborzellen auf größere Batteriezellen übertragen werden. Damit soll die Praxisrelevanz zu den Elektroauto-Batteriezellen hergestellt werden. Zum Ende des Projekts sollen laut der Mitteilung der Hochschule Aalen „die nächsten Schritte zu einer möglichen Industrialisierung des Verfahrens“ gegangen werden.

Neben dem Institut für Materialforschung (IMFAA) und dem LaserApplikationsZentrum (LAZ) sind an dem Projekt auch VW als Projekt-Koordinator, das DLR, das ZSW und der Laser-Spezialist Trumpf beteiligt.
hs-aalen.de, hs-aalen.de (Update)