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Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt »Sodium-Ion-Battery Deutschland-Forschung – SIB:DE FORSCHUNG« zielt darauf ab, die Eignung der Natrium-Ionen-Batterietechnologie (NIB, engl. SIB) für die europäische Energie- und Mobilitätswende zu evaluieren und eine zügige industrielle Umsetzung zu erreichen. Hierzu bündeln 21 nationale Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft ihre Expertise von der Batteriematerialentwicklung bis zur Fertigung großformatiger Zellen, um einen schnellen Transfer von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung zu ermöglichen.
Batteriezellen sind ein unverzichtbarer Bestandteil der von der Europäischen Union bis 2030 beschlossenen Mobilitätswende. Sie spielen zudem eine entscheidende Rolle bei der Integration großer Mengen erneuerbaren Stroms ins Netz und sind unerlässlich für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung beim Aufbau von 5G-Telekommunikationsstationen. Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien die am häufigsten verwendeten Energiespeicher. Die Rohstoffabhängigkeit und -knappheit stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung für den Lithium-Ionen-Batteriemarkt dar. Sowohl für mobile als auch für stationäre Energiespeicher werden daher dringend vergleichbare Alternativen gesucht. Natrium gilt als ein besonders unkritischer Rohstoff, ist gut verfügbar, preiswert und wird als sehr sicher eingestuft. Natrium-Ionen-Batterien können somit eine Schlüsselrolle spielen, um eine stabile und nachhaltige europäische Energieversorgung sicherzustellen.
Langzeitstabilität und hohe Energiedichte als Entwicklungsziel
Beim Einsatz alternativer Rohstoffe ist es wichtig, sowohl die Langzeitstabilität als auch die praktische Nutzung der theoretischen Energiedichten der Materialien und Zellen der Natrium-Ionen-Technologie im Vergleich zu herkömmlichen Entwicklungen zu optimieren, um die erforderliche Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Trotz ähnlicher elektrischer Eigenschaften können Lithium und Natrium nicht einfach ausgetauscht werden. Chemische Unterschiede zwischen diesen Elementen führen aktuell zu technischen Herausforderungen, die eine schnellere Alterung der Natrium-Batterien zur Folge haben und deren Leistung beeinträchtigen.
Das »SIB:DE FORSCHUNG«-Projekt hat daher insbesondere zum Ziel, SIB-Aktivmaterialien zu identifizieren, die skalierbar hergestellt werden können und eine wettbewerbsfähige Zell-Performance bieten. Zudem ist die Entwicklung von SIB-Zelldemonstratoren und die Evaluierung der Drop-in-Fähigkeit der Technologie, die eine Integration in bestehende Produktionsprozesse der Lithium-Ionen-Technologie ermöglicht, von besonderer Bedeutung. Dadurch wird der Übergang zu neuen Technologien erleichtert und die Produktionskosten sowie die Entwicklungszeit können reduziert werden. Um die Ergebnisse zu evaluieren, wird eine Bewertungsmatrix erstellt, die technologische, wirtschaftliche und ökologische Faktoren für verschiedene Materialsysteme und Prozesse berücksichtigt.
Mehr Wertschöpfung durch starke Partner
Das Projektkonsortium des »SIB:DE FORSCHUNG«-Vorhabens besteht aus sieben Industriepartnern und 14 akademischen Partnern, sowie einem erweiterten Kreis von derzeit 42 assoziierten Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft. Es ist somit das größte Konsortium innerhalb Deutschlands zu diesem Thema. Die Koordination des Gesamtprojekts übernimmt die BASF. Nur durch diese enge Verzahnung der Kompetenzen aus Wissenschaft und Industrie kann ein schneller Transfer der Forschungsergebnisse in die industrielle Skalierung gelingen und eine Marktdurchdringung der Natrium-Ionen-Technologie ermöglicht werden.
Während die akademischen Partner an den materialwissenschaftlichen und zelltechnischen Themen arbeiten, konzentrieren sich die Industriepartner auf die Skalierung der Materialien und der industrienahen Zellformate. Am Ende der Projektlaufzeit ergeben die Arbeiten eine Empfehlung zur Umsetzbarkeit eines industrialisierbaren Prozesses. Diese Ergebnisse fungieren anschließend als direkte Schnittstelle zu den Produktionsthemen und Industrieformaten, die im geplanten Folgeprojekt zur Produktionsforschung »SIB:DE ENTWICKLUNG« angestrebt werden. Das übergeordnete Ziel des Gesamtvorhabens ist der Aufbau eines umfassenden Ökosystems für die Produktion von Natrium-Ionen-Batterien.
Mit ihren Arbeiten stellt die gesamte »SIB:DE-Initiative« einen bedeutenden Schritt in Richtung einer nachhaltigen und unabhängigen Batterieentwicklung in Europa dar und trägt dazu bei, die Herausforderungen der Elektromobilität und erneuerbaren Energien zu bewältigen.
Förderung
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 1.2025-12.2027
Projektträger: Projektträger Jülich (PtJ)
Förderkennzeichen: 03XP0627C
Fördersumme: ~14 Mio. Euro
Projektpartner
• BASF SE (Koordinator)
• E-Lyte Innovations GmbH
• Evonik Operations GmbH
• Forschungszentrum Jülich/Institute of Energy Materials and Devices (IMD-4, Helmholtz-Institut Münster)
• Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB
• Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
• Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
• Humboldt-Universität zu Berlin
• KIT/Helmholtz-Institut Ulm (AK Bresser)
• KIT/Helmholtz-Institut Ulm (AK Fichtner)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Angewandte Materialien – IAM
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Nanotechnologie – BELLA
• Litona GmbH
• Rain Carbon Germany GmbH
• RWTH Aachen – Institut für Stromrichtertechnik und elektrische Antriebe (ISEA)
• Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
• Technical University of Munich
• Universität Bayreuth
• Universität Münster (MEET Batterieforschungszentrum, IfBM)
• VARTA Microbattery GmbH
• Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW)
Dr. Aleksandr Kondrakov | Telefon +49 173 3478422 | aleksandr.kondrakov@basf.com | Technical Development and Innovation at BELLA (Battery and Electrochemistry Laboratory), BASF Battery Materials | BASF SE, CC/RI, Carl-Bosch-Strasse 38, 67056 Ludwigshafen am Rhein
Dr. Daniela Fenske | Telefon +49 171 976 75 81 | daniela.fenske@ifam.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM | Wiener Str. 12 | 28359 Bremen | www.ifam.fraunhofer.de
Lab-Scale Fällungsreaktor zur Entwicklung eines Aktivmaterials für Natrium-Ionen-Batterien.
© Fraunhofer IFAM
Powder-Up! Pilotanlage zur Herstellung von Aktivmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien.
© ZSW Ulm
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Chemie, Energie, Umwelt / Ökologie, Verkehr / Transport, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsprojekte
Deutsch
Lab-Scale Fällungsreaktor zur Entwicklung eines Aktivmaterials für Natrium-Ionen-Batterien.
© Fraunhofer IFAM
Powder-Up! Pilotanlage zur Herstellung von Aktivmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien.
© ZSW Ulm
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