POLiS nimmt neue Forschungsanlage in Betrieb

Beim Exzellenzcluster POLiS (Post Lithium Storage), in dem das KIT gemeinsam mit der Universität Ulm an den Batterien der Zukunft arbeitet, ist eine neue Forschungsanlage in Betrieb gegangen, welche die Materialentwicklung vollautomatisch und digital erledigt.

Wie das Karlsruher Institut für Technologie mitteilt, soll das autonome Forschungslabor „rund um die Uhr Batterien bauen, tausende Grenzflächen analysieren, die Ergebnisse mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) autonom auswerten und dann gleich das nächste Experiment planen“. Damit soll am KIT die Zeit von der Idee bis zum fertigen Produkt deutlich verkürzt werden.

KIT- Professor und POLiS-Forschungsbereichssprecher Helge Stein erklärt die Vorzüge der Anlage mit der Bezeichnung PLACES/R (Platform for Accelerated Electrochemical Energy Storage Research): „Wir sind nun in der Lage, Batterien und deren Einzelkomponenten automatisiert zu synthetisieren und zusammenzubauen, eine Messung anzustoßen und diese vollautomatisiert auszuwerten. Basierend auf der Datenlage kann die KI-gestützte Anlage sogar entscheiden, welches Experiment als nächstes durchgeführt werden soll.“

Die von Stein geleitete Forschungsgruppe hat laut der Mitteilung die zugrundeliegende kombinatorische Materialsynthese, die Hochdurchsatz-Charakterisierung sowie die Data-Mining-Techniken unter Zuhilfenahme von Methoden der KI in der Versuchsauswertung und -planung entwickelt. PLACES/R sei die „weltweit erste vollintegrierte Plattform zur beschleunigten Forschung zur elektrochemischen Energiespeicherung“.

In der Batterieforschung und -entwicklung sind die wichtigsten Prozesse bekannt. Mit der idealen Kombination aus verschiedenen Materialen, deren Zusammensetzung und den Verfahrenstechniken werden die Batterien zunehmend optimiert. Aber: Alle möglichen Variationen mit allen Materialien zu testen, würde mit klassischen Methoden „Jahrtausende in Anspruch nehmen“, so das KIT. „Unsere Anlage kann mehrere hundert solcher Variationen am Tag testen. Dies entspricht in etwa dem durchschnittlichen Lebenswerk eines Forschenden“, sagt Stein.

Neben der Beschleunigung durch Automatisierung könne durch die Algorithmen und KI eine zusätzliche, um den Faktor zehn schnellere Optimierung erreicht werden und vielversprechende Batteriekonzepte damit noch schneller und kostengünstiger zur Marktreife gebracht werden.

Die erfassten Daten aus allen Bereichen des Batterieentwicklungszyklus werden mit 34 Institutionen aus 15 Ländern im Projekt BIG-MAP der europäischen Forschungsinitiative BATTERY2030+ geteilt. „Das vollautomatisierte Labor wird uns und unsere europäischen Partner nicht nur in die Lage versetzen, Komponenten für neue Batterien viel schneller entwickeln zu können. Es wird auch sicherstellen, dass Batterien zu so niedrigen Kosten hergestellt werden können, dass es in Zukunft noch attraktiver sein wird, Strom zum Beispiel aus Sonne und Wind in Batterien zu speichern“, sagt Professor Maximilian Fichtner, geschäftsführender Direktor des HIU sowie Sprecher von POLiS.
kit.edu