In den nächsten zwölf Monaten entsteht im Ulmer Science Park eine Pilotanlage, in der das ZSW an Herstellungsprozessen von Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien forscht. 

 

In der neuen Anlage mit Namen „Powder Up!“, für die am 18. November der Spatenstich erfolgte, sollen ab Dezember 2023 Materialchargen von bis zu 100 Kilogramm hergestellt werden. Solche Mengen sind laut dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) notwendig, um große Batteriezellen für Elektroautos oder stationäre Speicher herstellen zu können. Zudem wollen die Forscherinnen und Forscher in der Pilotanlage erstmals die einzelnen Produktionsschritte für solche Materialien unter industrienahen Bedingungen weiterentwickeln. Das Land Baden-Württemberg unterstützt die Bauarbeiten mit rund 10 Millionen Euro.

Zum Hintergrund: Die Performance von Lithium-Ionen-Batterien bestimmt sich fast ausschließlich durch die verbauten Materialien. Neue, verbesserte Materialien werden anfänglich nur in geringen Mengen in kleine Prototypen eingesetzt. In fortgeschrittenen Entwicklungsphasen sind aber auch bis zu 100 Kilogramm erforderlich. Industrielle Hersteller geben solche Mengen von Hochleistungsmaterialien der aktuellen Entwicklungsstufen nur ungern und nur unter strenger Geheimhaltung an Universitäten und Forschungsinstitute heraus. Es fehlt eine unabhängige, nicht-industrielle Produktion, die über die typischen Produktmengen der Forschungseinrichtungen hinausgeht.

Hier wollen die Forschenden mit ihrer Pilotanlage Powder Up ansetzen: Mit dem neuen Technikum am ZSW werde es erstmalig in Deutschland möglich, Batteriematerialien in Mengen zwischen zehn und 100 Kilogramm außerhalb der Industrie zu produzieren. Die Anlagen sollen, wie es weiter heißt, die komplette Produktionskette abbilden. Auch Forschungsarbeiten zu einzelnen Fertigungsschritten soll möglich sein. Die hergestellten Materialien – mit Fokus auf Kathodenmaterialien – lassen sich dann in Pilotanlagen bei Forschungsinstituten oder bei Batterieproduzenten einsetzen. Vorgesehen ist aber auch, Neuentwicklungen von Produktionsmaschinen unter realen Bedingungen auf Herz und Nieren zu prüfen. Dies soll insbesondere dem deutschen Maschinenbau zugutekommen.

„In dem viergeschossigen Neubau kommen ausschließlich industrieerprobte Maschinen zum Einsatz, um eine erfolgreiche Produktherstellung unter seriennahen Bedingungen zu garantieren“, erklärt Prof. Dr. Markus Hölzle, ZSW-Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs in Ulm. „Die neuen Anlagen ermöglichen es, schnell unterschiedliche Produktmuster herzustellen und somit viel Entwicklungszeit einzusparen. Mittels digitalisierter Prozessschritte inklusive der zugehörigen Produktanalytik liefern wir die Basis, um Ressourceneinsatz, Produktausbeute und die Performance von Batterien kontinuierlich zu verbessern.“