SONDERAUSGABE "Fit for E-Volution" - konstruktion.de

FERTIGUNGBild: DaimlerUm die Bedeutung der Bundesrepublik bei der Batterieproduktion mittelfristig zu stärken,werdenzur Zeit umfangreiche Förderprogramme für Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsvorhabenim Bereich Elektromobilitätaufgelegt,deren Fokusunter anderem auch auf dieEntwicklung,Produktion und den Markthochlauf neuer Batterietechnologien gerichtet ist.land im internationalen Wettbewerb hingegenbesser aufgestellt und kann hier inden kommenden Jahren durchaus zumLeitanbieter werden. Die Studie fordertabschließend die Inbetriebnahme vonPilotanlagen in Deutschland, um Knowhowin der Produktion zukünftiger LIB-Generationen aufzubauen.Um genau dieses Know-how bei derHerstellung von großen Lithium-Ionen-Zellen zu verbessern, wird amZentrumfür Sonnenenergie- und Wasserstoff-ForschungBaden-Württemberg (ZSW) inUlm bis 2015 eine Forschungsproduktionsanlageentstehen. In dieser sollen seriennaheHerstellungsverfahren undneue Materialien für standardisierteprismatische Lithiumakkus entwickeltwerden. Die gesteckten Ziele der vomLand Baden-Württemberg und vomBundes-Forschungsministerium gefördertenAnlage bestehen darin, Qualitätund Sicherheit der Lithiumbatterien zuerhöhen sowie die Kosten zu senken, umso eine starkeZell- und Batterieindustriein Deutschland aufzubauen. In dem3000 Quadratmeter großen Gebäudewird eine Fertigung von mindestens 300Zellen pro Tag mit reproduzierbarer,hoher Qualität und Ausmaßen nachDIN-Standards angestrebt.„Mit der Forschungsproduktionsanlagewird inDeutschland eine strategischwichtige Kompetenz aufgebaut“, sagtProfessor Werner Tillmetz, ZSW-Vorstand.„In den letzten Jahren konntenwir am ZSW große,international beachteteFortschritte in der Lithium-Ionen-Zelltechnologie erzielen. Die Ausweitungunserer Kompetenzen auf seriennaheFertigungsprozesse zur Herstellungvon großen Zellen im Standardformat istjetzt die logische Konsequenz.“Die geringe Effizienz von Fahrzeugbatteriensteht bislang einer adäquatenReichweite von Elektroautos entgegen– dieses Problem geht nun das Forschungsprojekt„TopBat“ (TemperaturoptimierteBatteriemodule mit instrumentiertenZellen) an. Neben Opel alsProjektkoordinator, beteiligen sich daranauch die Fraunhofer Institute für Siliziumtechnologie(ISIT) und jenes fürTechno- und Wirtschaftsmathematik (IT-WM) sowie die SGL Group.TopBat soll der Lithium-Ionen-Technologiedurch die Erforschung neuer Materialienmit besonderen Eigenschafteneinen zusätzlichen Schub geben. Dazuwerden in der ersten Phase des Projektsinnovative graphitbasierte Funktionsmaterialiendurch die SGL Group untersuchtund fürden Einsatz in den Modulendes weiteren Projektverlaufs ausgewählt.Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologiewird die Lithium-Batteriezellenfürdie Batteriemodule herstellen und mitSensoren ausstatten, um Temperatur- undLadezustand exakt zu erfassen.Thermalsystem beherrschenDas Zusammenspiel von Batterien undThermalsystemen wird mit Hilfe von Simulationsmodellenoptimiert, indem verschiedenethermische Fragestellungenbetrachten werden. Diese Aufgabekommt dem Fraunhofer-Institut fürTechno-und Wirtschaftsmathematik zu. Alselementarer Bestandteil eines umfassendenEnergiemanagement- und Sicherheitskonzeptesfür Elektrofahrzeuge hatdas Batteriethermalsystem die Aufgabe,die Batteriezellen zu kühlen und sicherzustellen,dass sie im zugelassenen Temperaturbereichbetrieben werden. Dabei müssenalle Leistungs- und Lebensdauer reduzierendenBetriebszustände vermiedenwerden. Innovative,marktfähige Konzeptesollen zugleich kostengünstig und tauglichfür die Serienfertigung sowie einfachzu integrieren sein.Dr. Ralph Stenger, Direktor der Vorausentwicklungbei Opel, zu den Projektinhalten:„Temperatur-optimierteBatteriemodule sind Schlüsseltechnologiender Elektromobilität. Daher stehenbei TopBat die thermischen Aspekte einesBatteriesystems im Mittelpunkt. ImRahmen des Forschungsauftrags untersuchenwir folgerichtig neuartige Konzeptefür Batteriemodule sowie das zugehörigeThermalsystem.“Ebenfalls vom Forschungsministeriumgefördert, entsteht am BatterieforschungszentrumMEET (Münster ElectrochemicalEnergy Technology) der UniMünster ein „weltweit einzigartiges“Elektrolyt-Labor. Der Elektrolyt ist nebender Kathode und Anode die dritteHauptkomponente einer Batteriezelleund beeinflusst ihre Sicherheit, Lebensdauersowie die Leistungsfähigkeit –erist daher ein zentrales Thema in der Batterieforschung.„Dieses Labor wird unsauf dem Gebiet der Elektrolyt-Forschungdeutlich voranbringen. Es ist einAlleinstellungsmerkmal –weltweit gibtes kein Labor,das eine solch umfassendeSynthese und Analyse ermöglicht“,preistProf. Dr. Martin Winter, wissenschaftlicherLeiter am MEET, die Vorzüge desam 1. Juli gestarteten Projektes.DasBesondereandem nun entstehendenLabor ist, dass eine Hochdurchsatz-Testmethode – das so genannte HighThroughput Screening –auf die Elektrolyt-Forschungübertragen wird. „DieseForm der schnellen, automatisierten Präparationund Analyse von interessantenMaterialkombinationen ist ein Schlüsselbestandteildes Vorhabens“,erläutert MartinWinter. „Nur so können wir dem aktuellenWissens-, Erfahrungs- und Datenvorsprungder konkurrierenden Mitbewerber,insbesondereausdem asiatischenRaum, begegnen.“Und der ParlamentarischeStaatssekretär imBundesministeriumfür Bildung und Forschung, ThomasRachel prognostiziert: „Insgesamt habenwir in der Batterieforschung in den letztenJahren deutlich aufholen können. Dasneue Labor wird Deutschlands Rolle aufdem Weltmarkt weiter stärken“.Theo Gerstl ■AUTOMOBILPRODUKTION · Oktober 201345