Der Verkehrssektor zählt mit einem Anteil von 30 Prozent zu den größten CO2-Emittenten, in diesem Bereich besteht sehr großer Handlungsbedarf, um die Klimaziele erreichen zu können. Elektroautos gehen wesentlich effizienter mit Energie um als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren und spielen daher eine entscheidende Rolle zum Erreichen der Klimaziele. Doch eine ressourcenschonende, nachhaltige und klimaverträgliche Herstellung von Batteriezellen stellt nach wie vor eine große Herausforderung dar.
Hier setzt das vom Austrian Institute of Technology (AIT) geleitete europäische Forschungsprojekt „BatWoMan“ (Langtitel: „Carbon Neutral European Battery Cell Production with Sustainable, Innovative Processes and 3D Electrode Design to Manufacture“) an: Gemeinsam mit sechs Partnern aus Forschung und Industrie sollen neue, innovative und vor allem nachhaltige Prozesse zur Batteriezellproduktion entwickelt werden, um die Europäische Union auf ihrem Weg zur CO2-Neutralität bei der Herstellung von Akkuzellen zu unterstützen.
Vor kurzem lud das AIT zum Kick-Off-Event am AIT-Standort Wien-Giefingasse. Gemeinsam mit Vertreter:innen der Projektpartner CIDETEC (Spanien), Karlsruher Institut für Technologie (Deutschland), Universität Duisburg-Essen (Deutschland), Sovema (Italien), Matthews International (Deutschland) und RISE Research Institutes of Sweden (Schweden) forschen AIT-Expert:innen vom Center for Low-Emission Transport (Competence Unit Battery Technologies) und vom Center for Digital Safety & Security (Competence Unit Cooperative Digital Technologies) in den kommenden drei Jahren an klimafreundlichen Technologien zur Produktion von Batteriezellen.
Ambitionierte Ziele für mehr Nachhaltigkeit in der Batterieproduktion
Die Forschungsarbeit im Projekt „BatWoMan“ fokusiert insbesondere auf folgende drei Bereiche:
- energie-effiziente Verarbeitung von 3D-strukturierten Elektroden, basierend auf hoch-viskosen Schlicken auf Wasserbasis
- innovative Elektrolytfüllprozesse und stark reduzierter Trockenraumbedarf
- Kosten- und energieeffiziente Zellkonditionierung (Wetting, Formierung und Alterung)
Eine auf künstlicher Intelligenz basierende Plattform soll diese Fertigungsstrategien digital unterstützen. Um die Nachhaltigkeit der neu entwickelten Prozesse abzubilden, wird vom AIT ein Battery Data Space geschaffen, auf dem alle relevanten Zellbauprozesse dargestellt, Parameter wie Rohstoff- und Energieeinsatz gespeichert und nach dem Einsatz der hergestellten Batteriezelle, zum Beispiel von Recyclingunternehmen, ausgelesen werden können.
Das Ziel ist, innovative und nachhaltige Prozesse für eine CO2-neutrale Batterieproduktion in Europa zu entwickeln und umzusetzen. So sollen künftig die Kosten bei der Zellproduktion um rund 60 Prozent reduziert und der Energieverbrauch halbiert werden.
Ein besonders wichtiges Thema, dem sich die AIT-Expert:innen um Katja Fröhlich im Rahmen von „BatWoMan“ widmen, betrifft die Produktion der Zellen. Hier liegt der Schwerpunkt auf der Optimierung des Elektrolytfüllprozesses durch dreidimensionale Elektroden sowie die drastische Reduzierung des Trockenraumbedarfs. Derzeit finden viele Prozessschritte der Zellproduktion unter definierten Bedingungen statt, was zu einem hohen Energiebedarf und somit, in Abhängigkeit von Strommix und äußeren Einflüssen, wie etwa Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit, zu einem erhöhten CO2-Fußabdruck führt. Da in „BatWoMan“ jedoch die Elektroden auf Wasserbasis mit hohem Trockenanteil gefertigt sind, soll eine beträchtliche Menge an Energie eingespart werden können. Auch der energieintensive Trocknungsprozess werde deutlich verkürzt, da der Restfeuchtegehalt abnimmt.
Entwicklung einer nachhaltigen Zellproduktionsprozesskette
„Gemeinsam möchten wir die europäischen Batterieproduzenten im Sinne des Green Deals dabei unterstützen, eine ressourcenschonende, nachhaltige und klimaverträgliche Herstellung von Batteriezellen zu realisieren“, sagt Katja Fröhllich, Leiterin des Forschungsfelds „Sustainable and Smart Battery Manufacturing“ in der Unit „Battery Technologies“ und „BatWoMan“. Unter Federführung des AIT soll im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts „BatWoMan“ eine nachhaltige Zellproduktionsprozesskette entwickelt werden, die mit namhaften Industriepartnern bis zur Marktreife gebracht werden soll.
Die Forschungsgruppe „Sustainable and Smart Battery Manufacturing“ des AIT beschäftigt sich insbesondere mit Herstellungsmethoden für moderne Batterien – also mit dem Schritt vom Labor hinaus in die industrielle Fertigung. In den vergangenen Jahren wurde dazu eine hochwertige Forschungsinfrastruktur samt industrienaher Prototypenfertigung aufgebaut, in der alle Prozesse intensiv untersucht und weiterentwickelt werden können. Ein zentraler Schwerpunkt dabei ist die nachhaltige Produktion und Sensorik.
Quelle: AIT – Pressemitteilung vom 18.10.2022 / KIT – Pressemitteilung vom 15.12.2022
Ich hoffe, dass in Zukunft die Batteriezellen für die E-Autos in der EU auch von EU-Firmen hergestellt werden, denn China dürfte in naher Zukunft für Taiwan das Gleiche sein wie Russland für die Ukraine und letztendlich für ganz Europa. Wir sollten keinen 2. Kriegstreiber unterstützen, eine Fehleinscheidung ist genug.