Zellfertigung Neue Forschungsinfrastruktur stärkt Batteriezellproduktion in Deutschland

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Beim Aufbau einer konkurrenzfähigen Batteriezellproduktion in Deutschland kommt der Erforschung innovativer Batteriematerialien eine entscheidende Rolle zu. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) baut dazu jetzt in ihrem Batterietestzentrum eine leistungsstarke Kernspinresonanzspektroskopie auf. Unternehmen, Start-ups und Forschungseinrichtungen in ganz Deutschland werden dadurch bei Innovationen und dem Transfer in die industrielle Anwendung unterstützt.

Tim Fellinger und sein Team bauen im Batterietestzentrum der BAM eine leistungsstarke Kernspinresonanzspektroskopie auf.
Tim Fellinger und sein Team bauen im Batterietestzentrum der BAM eine leistungsstarke Kernspinresonanzspektroskopie auf.
(Bild: BAM)

Deutschland soll nach den Plänen der Bundesregierung in den kommenden Jahren zum führenden Batteriezellproduzenten in Europa werden. Zahlreiche Gigafactories im gesamten Bundesgebiet sind bereits in Planung. Damit sie im weltweiten Wettbewerb Standortvorteile erzielen und sich langfristig behaupten können, wird es vor allem darauf ankommen, dass sie möglichst langlebige, leistungsstarke, kosteneffiziente und zugleich sichere Batteriezellen produzieren.

„Um diese großen Herausforderungen bewältigen zu können, sind Unternehmen auf einen schnellen Zugang zu moderner Messtechnik und zu aktuellen Forschungsdaten angewiesen“, so Tim Fellinger, Spezialist für Energiematerialien im Batterietestzentrum der BAM.

Materialien für Anoden und Kathoden eingehend charakterisieren

Für die Entwicklung leistungsfähiger und zugleich sicherer Akkus ist es entscheidend, die verwendeten Materialien für Anoden und Kathoden und deren Verhalten im Speicherprozess eingehend zu charakterisieren. Etablierte Methoden wie z. B. die Röntgenkristallographie stoßen hier zunehmend an ihre Grenzen, denn die Komponenten in Batteriezellen werden schlicht immer komplexer.

Neben Messungen in großen Teilchenbeschleunigern rückt hier zunehmend die Kernspinresonanzspektroskopie in den Fokus. Sie erlaubt sowohl eine besonders tiefgehende Untersuchung gängiger Lithiumbatterien sowie neuer Batteriekomponenten wie beispielsweise für Natriumbatterien.

„Eine solche Infrastruktur aufzubauen und sie mit kundigem Fachpersonal zu betreiben, wäre sehr kostspielig und von vielen Unternehmen im Bereich der Batteriezellproduktion gar nicht zu leisten“, so Fellinger.

Hochmoderne Kernspinresonanzspektroskopie

Die BAM als Ressortforschungseinrichtung des Bundes baut jetzt in ihrem Batterietestzentrum eine hochmoderne Kernspinresonanzspektroskopie auf. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Dachkonzepts „Forschungsfabrik Batterie“ mit rund zwei Millionen Euro.

„Künftig können wir damit Unternehmen sowie der Wissenschaft eine herausragende Infrastruktur für die Analytik von Batteriematerialien anbieten und gemeinsam Innovationen vorantreiben“, so Tim Fellinger. „Über unsere Vernetzung mit den bereits vorhandenen Kompetenzclustern im Batteriebereich wird die Infrastruktur leicht verfügbar sein. Sie soll Unternehmen und Start-ups ermutigen, neue und nachhaltige Akku-Materialien auch jenseits der gängigen Lithium-Ionen-Technologie zu testen, was zu Innovationsschüben in der Batterieforschung in Deutschland insgesamt führen kann.“

Fellinger und sein Team werden die neue Kernspinresonanzspektroskopie übrigens auch für ihre eigene Forschung nutzen: Sie untersuchen nachhaltige Natrium-Ionen-Akkus, die als Alternative zu Lithiumbatterien gelten, sowie an Anoden aus so genannten Hard Carbons, die als besonders vielversprechende Energiespeichermaterialien gelten.

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