Skalierung von Natrium-Ionen-Batterien

Melanie Steinbeck,

Forschungsprojekt zur Industrialisierung neuer Produktionstechnologien

Die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB arbeitet im neuen Forschungsprojekt „KOOP“ gemeinsam mit dem Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components" (PEM) der RWTH Aachen und dem Mischtechnik-Spezialisten hs·tumbler GmbH an der beschleunigten Industrialisierung neuartiger Batterie- und Fertigungstechnologien. Das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderte Vorhaben ist auf drei Jahre angelegt und soll anhand eines konkreten Anwendungsfalls die Systematisierung von Kooperationen zwischen Innovatoren und der Fraunhofer FFB untersuchen.

Das Projekt widmet sich der Produkt- und Prozessentwicklung für eine Natrium-Ionen-Batterie. Im Fokus steht eine Hartkohlenstoff-Anode, die mithilfe der Methode des Trajektionsmischens hergestellt werden soll. Der entsprechende Trajektionsmischer des Industriepartners hs·tumbler kommt dabei im Projekt KOOP zum Einsatz. © hs·tumbler GmbH

Im Zentrum steht dabei der Ansatz der „Hochkooperativen Skalierung“, den Fraunhofer FFB und RWTH gemeinsam entwickeln. Ziel ist es, Verzögerungen bei der Überführung neuer Fertigungstechnologien aus dem Labormaßstab in eine skalierte Anwendung zu vermeiden.

„Herausforderungen im Wissens- und im Datentransfer, aber auch zuvor nicht abgestimmte Finanzierungs- und Skalierungsstrategien sorgen für Leerlaufzeiten, die von sechs Monaten bis hin zu mehreren Jahren reichen“, sagt Fraunhofer FFB-Institutsleiter Professor Achim Kampker.

Konkret widmet sich das Projekt der Produkt- und Prozessentwicklung für eine Natrium-Ionen-Batterie. Im Fokus steht eine Hartkohlenstoff-Anode, die mithilfe der Methode des Trajektionsmischens hergestellt werden soll. Der entsprechende Trajektionsmischer des Industriepartners hs·tumbler kommt dabei im Projekt KOOP zum Einsatz.

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„Die Natrium-Ionen-Technologie bietet enormes Potenzial, um die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen zu reduzieren und gleichzeitig eine nachhaltige Batteriezellproduktion in Europa zu fördern“, erklärt Dr. Moritz Schaefer, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fraunhofer FFB. „Durch die Hochkooperative Skalierung schaffen wir die Voraussetzungen, um diese Zukunftstechnologie schneller aus dem Labor in die industrielle Anwendung zu überführen.“

Innovationstransfer durch enge Zusammenarbeit

Die Hochkooperative Skalierung sieht vor, den Austausch von Personal, Daten und Managementstrukturen zwischen Innovatoren und Fraunhofer FFB systematisch zu gestalten. Dadurch sollen Erfahrungen und Know-how frühzeitig direkt an den Produktionsanlagen ausgetauscht werden.

„Wir schaffen damit eine gemeinsame Datenbasis, die den schnellen und sicheren Austausch zwischen Partnern ermöglicht und den Weg für eine beschleunigte Industrialisierung neuer Technologien ebnet“, so Dr. Moritz Schaefer weiter. Die dafür genutzten Datenplattformen sollen insbesondere Wissensverluste an der Schnittstelle zwischen Innovator und Fraunhofer FFB minimieren und den Zugriff auf sämtliche Produkt- und Prozessentwicklungsdaten ermöglichen.

Die Projektpartner kamen für das Kickoff-Treffen in der BatteryCityMünster für die Abstimmung der nächsten Schritte und eine Führung durch die »FFB PreFab« zusammen. © Fraunhofer FFB

Ergänzend dazu entwickelt ein Managementkreis der beteiligten Einrichtungen eine gemeinsame Skalierungs- und Transferstrategie, die regelmäßig aktualisiert wird.

Das Projekt KOOP soll perspektivisch als Blaupause für den Ansatz der Hochkooperativen Skalierung dienen – und einen wichtigen Beitrag zur Industrialisierung der Natrium-Ionen-Batterietechnologie sowie des Trajektionsmischens leisten. Letzteres birgt das Potenzial, den Energieverbrauch im Vergleich zu konventionellen Mischmethoden um mindestens 50 Prozent zu senken.

Quelle: Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB 

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