Projekt ASTRABAT: Li-Ion-Batteriezellen für Europas Elektromobilität

02.06.2020Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther |

Das kürzlich gestartete europäische Verbundprojekt ASTRABAT zielt auf die Entwicklung sicherer und hochenergetischer Festkörper-Lithium-Ionen-Batteriezellen für Elektrofahrzeuge und weitere Anwendungen in Europa.

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Fraunhofer-Institut für Silicatforschung

Herstellen von Testzellen mit neuen Batteriematerialien.
(Bild: Knud Dobberke, Fraunhofer ISC)

Die Kooperationspartner im Projekt ASTRABAT wollen optimale Lösungen für Lithium-Ionen-Batterien entwickeln, die den steigenden Anforderungen des Elektrofahrzeugmarktes in Europa im Hinblick auf eine umweltfreundliche Mobilität gerecht werden. Ziel des gemeinsamen Vorhabens ist eine sichere, hochenergetische, nachhaltige und marktfähige Zelltechnologie, die in großem Maßstab in Europa hergestellt werden kann. Im europäischen Markt soll so den Wettbewerbern aus Asien ein innovatives Konzept entgegengesetzt werden. Das Projekt wird von der Europäischen Union mit einem Gesamtbudget von 7,8 Mio. € gefördert und ist auf vier Jahre Laufzeit angelegt.

Kern des von der französischen Forschungseinrichtung CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) koordinierten Vorhabens ASTRABAT ist ein neuartiger Festkörperelektrolyt, der kompatibel mit Hochenergie-Elektrodenmaterialien der nächsten Generation ist und gleichzeitig die Verarbeitung mit etablierten Produktionsprozessen ermöglicht.

Die Hauptziele von ASTRABAT lauten:

• Entwicklung von Materialien für Festkörper-Hybrid-Elektrolyte und Komposit-Elektroden für zuverlässige Hochenergie-Lithium-Ionen-Festkörperzellen;

• Nutzung konventioneller Verfahren für die Herstellung der Zellkomponenten;

• Definition und Demonstration einer Zellarchitektur mit erhöhten Sicherheitseigenschaften;

• Schaffung einer geschlossenen Wertschöpfungskette, einschließlich design-for-recycling, End-of-Life-Szenarien und wertstofferhaltendem Recycling.

Das Projekt wird von einem Konsortium von 14 Partnern aus acht europäischen Ländern durchgeführt, darunter führende Forschungszentren und Universitäten sowie Unternehmen aus der Batterieindustrie und dem Energiesektor. Die Projektpartner können zahlreiche erfolgreiche Projekte auf dem Gebiet der Batterieforschung und – entwicklung nachweisen sowie Kompetenzen in den damit verbundenen Technologien. Dazu gehören modernste Simulationsverfahren und analytische Methoden, umfangreiches Synthese-Know-How und der Einsatz zukunftsweisender Fertigungstechnologien.

Festkörperelektrolyt mit organischen und anorganischen Komponenten

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg mit seinem Forschungs- und Entwicklungszentrum für Elektromobilität FZEB ist als Partner an ASTRABAT beteiligt. Fraunhofer FZEB bearbeitet mehr als ein Dutzend Projekte im Bereich Batterieforschung und -entwicklung auf nationaler und europäischer Ebene. Die Kernkomponente des ASTRABAT Vorhabens ist die Entwicklung eines Festkörperelektrolyts mit organischen und anorganischen Komponenten.

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Der hybride Ansatz erlaubt es, den Elektrolyten jeweils für die Anwendung an den Grenzflächen zu Anode und Kathode zu optimieren. Gleichzeitig spielen die Materialeigenschaften eine wesentliche Rolle für die Verarbeitbarkeit der daraus hergestellten Komponenten. Das Fraunhofer ISC hat im Projekt die Aufgabe übernommen, Materialien zu entwickeln, die diesen Anforderungen gerecht werden und leistet damit einen essenziellen Beitrag zum Erfolg des Projekts wie auch für die Entwicklung einer europäischen Festkörperbatterie.

Projektförderung

ASTRABAT wird von der Europäischen Union finanziert. Das Projekt ist Teil des europäischen Konzepts zur Förderung der Elektromobilität, um das zentrale europäische Klimaziel zu erreichen: die Senkung der CO₂-Emissionen bis 2050 um bis zu 95%. Für Europa mit seinen großen Automobilherstellern und den Zulieferindustrien ist es von strategischer Bedeutung, eine eigene wettbewerbsfähige Lithium-Ionen-Batterie zu entwickeln und in seinen Modellen zur Energiewende autark zu werden.