EU-Forschung: Batterien – smart, vernetzt und nachhaltig

Die europäische Forschungsinitiative BATTERY 2030+ hat jetzt eine langfristig angelegte Roadmap für die Entwicklung nachhaltiger Batterietechnologien vorgestellt. Ein wesentliches Ziel der Initiatoren ist es, den geringstmöglichen CO2-Fußabdruck für Batterien zu erreichen.

Die Roadmap ist im Zuge eines europaweiten Konsultationsprozesses entstanden, an dem u.a. die deutsche Fraunhofer-Gesellschaft beteiligt war. Das Strategiepapier identifiziert mehrere Hauptforschungsrichtungen, um die Entwicklung zukünftiger Batteriegenerationen zu beschleunigen. Zu einem geringeren CO2-Fußabdruck von Batterien sollen dabei unter anderem nachhaltig abgebaute Materialien, höhere Materialressourcen-Effizienz und intelligentere Funktionen sowie umweltfreundlichere skalierbare Herstellungsprozesse für erschwingliche Batterielösungen und effizientere Recycling- und Wiederaufbereitungsprozesse beitragen.

Zur Einordnung: BATTERY 2030+ ist Teil der Europäischen Batterie-Allianz, die Maroš Šefčovič, Vizepräsident der Europäischen Kommission, 2017 ins Leben gerufen hatte. Die sektorübergreifende Initiative wurde im März 2019 angestoßen und bringt Akteure aus der wissenschaftlichen sowie industriellen Batterieforschung und -technik zusammen. Die Kerngruppe umfasst 17 Organisationen aus neun europäischen Ländern, die Koordination liegt bei Kristina Edström, Professorin für Anorganische Chemie an der Universität Uppsala. Finanziert wird die Initiative unter anderem über das europäische Forschungsprogramm Horizon 2020.

Nun haben die Experten hinter der Initiative also einen Strategie-Fahrplan veröffentlicht. Explizit widmet sich die Initiative nicht der Entwicklung einer bestimmten Batteriechemie, „sondern darum, die Möglichkeiten digitaler Technologien wie der künstlichen Intelligenz zu nutzen, um den Entwicklungsprozess zukünftiger intelligenter und vernetzter Batterien zu beschleunigen“. Als die drei wichtigsten Forschungsthemen weist die Roadmap die beschleunigte Entwicklung von Grenzflächen und Materialien und die Integration intelligenter Funktionalitäten aus, als Querschnittsbereich bezeichnet sie zudem die Herstellbarkeit und Recyclingfähigkeit der Batterie-Innovationen.

Kurz zu den drei zentralen Forschungsfeldern: Zur beschleunigten Entwicklung von Batteriematerialien wollen die Beteiligten eine digitale Entwicklungsplattform (Materials Acceleration Platform MAP) aufbauen. Ziel ist es, besonders leistungsfähige Verfahren zur Hochdurchsatz-Synthese und -Charakterisierung mit computergestützter Materialentwicklung sowie automatisierter statistischer Datenanalyse zu kombinieren. Darauf aufbauend soll zweitens ein detailliertes Verständnis elektrochemischer Grenzflächen in Form eines „Battery Interfaces Genome“ (BIG) entwickelt werden. Diese Grenzflächen bestimmen maßgeblich die Eigenschaften jeder Batterie. Im dritten Forschungsfeld geht es darum, Alterungsprozessen der Batterie durch die Integration intelligenter Funktionen entgegenzuwirken. Dabei haben die Spezialisten an eine „Kombination von Sensorik und Selbstheilung“ gedacht. Bei alledem wollen die Teilnehmer die wirtschaftliche Herstellbarkeit und Recyclingfähigkeit von Batterien im Blickfeld behalten.

Aus Deutschland hat das FuE-Zentrum Elektromobilität am Würzburger Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC an der Erarbeitung der Roadmap mitgewirkt. Das Zentrum bringt sein Material- und Fertigungs-Know-how aktuell in über ein Dutzend nationaler und europäischer Verbundvorhaben rund um die Batterieentwicklung ein. „Wir arbeiten beispielsweise an Komponenten für Festkörperbatterien und an modernen, weil selektiven und effizienten Recyclingverfahren“, so Zentrumsleiter Dr. Henning Lorrmann.
battery2030.eu, battery2030.eu (Roadmap als PDF), idw-online.de