ZSW baut Kathodenmaterial-Pilotfabrik in Ulm

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) will im Rahmen des Projekts Powder-Up! in den kommenden Monaten in Ulm eine Pilotanlage zur Herstellung von Kathodenmaterialien für zukünftige Generationen von Lithium-Ionen-Batterien errichten.

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In der neuen Anlage sollen bis zu 100 Kilogramm neuartiger Kathodenmaterialien hergestellt werden, wie das ZSW mitteilt. Diese gehen dann an Forschungs- und Industriepartner, die auf ihren Pilotanlagen zur Zellfertigung die in Ulm hergestellten Kathodenmaterialien zu neuen Batteriezellen verarbeiten.

Mit der Pilotanlage zur Herstellung von neuen Kathodenmaterialen will das ZSW nach eigenen Angaben „eine gravierende Lücke in der wissenschaftlichen Landschaft in Deutschland“ schließen. „Aktuell werden Kathodenmaterialien der nächsten Generation in Deutschland nicht im industriellen Maßstab hergestellt“ sagt ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien in Ulm, Markus Hölzle. „Für Universitäten und Forschungseinrichtungen ist es daher nahezu unmöglich, derartige Materialien in Forschungsarbeiten zu Hochleistungsbatterien einzusetzen.“

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 20 Millionen Euro geförderten Projekt sollen in Ulm Anlagen gebaut werden, mit der maßgeschneiderte Kathodenmaterialen vom 1-Kilogramm- über den 10-Kilogramm- bis zum 100-Kilogramm-Maßstab gefertigt werden können.

Dabei sollen laut dem ZSW „ausschließlich industriebewährte Maschinen zum Einsatz“ kommen, um eine Pulverherstellung unter industrienahen Bedingungen zu garantieren. So sollen vielversprechende Material-Kombinationen ohne große Anpassungen in industriellen Anlagen skaliert werden können. Die Maschinen für Powder-Up! sollen dabei die komplette Prozesskette abbilden, aber auch Forschungsarbeiten zu den einzelnen Fertigungsschritten ermöglichen.

Für diese Forschungsarbeiten und die Qualitätssicherung soll auch eine „erstklassige Analytik“ aufgebaut werden, so das ZSW. Durch digitalisierte Analytik und vernetzte Prozessschritte mit lückenloser Prozessdatenerfassung soll der Einfluss der Syntheseparameter auf Ressourceneinsatz, Produktausbeute, Partikeldesign und elektrochemische Performance statistisch erfasst und wissenschaftlich ausgewertet werden.

Update 18.11.2022: Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat recht genau ein Jahr nach der Ankündigung mit dem Bau seiner Pilotanlage für die Herstellung von Kathoden-Materialien für Lithium-Ionen-Batterien begonnen. Der Bau soll zwölf Monate dauern, die Inbetriebnahme der Pilotanlage ist für Dezember 2023 angesetzt.

Das Großprojekt hat den Namen Powder-Up! und entsteht im Ulmer Science Park. Mit dem neuen Technikum am ZSW wird es nun erstmals in Deutschland möglich, Batteriematerialien in Mengen von bis zu 100 Kilogramm außerhalb der Industrie zu produzieren. Die hergestellten Materialien – mit Fokus auf Kathodenmaterialien – können dann in Pilotanlagen bei Forschungsinstituten oder bei Batterieproduzenten eingesetzt werden. Gerade Forschungsinstitute können derzeit kaum an neuartige Kathodenmaterialien kommen, da sie in den seltensten Fällen über eigene Produktionsanlagen verfügen.

Die Anlagen decken die komplette Produktionskette ab, ermöglichen aber auch Forschungsarbeiten zu einzelnen Fertigungsschritten.  Vorgesehen ist aber auch, Neuentwicklungen von Produktionsmaschinen unter realen Bedingungen auf Herz und Nieren zu prüfen. Dies soll insbesondere dem deutschen Maschinenbau zugutekommen.
zsw-bw.de, energie.themendesk.net (Update)