Im Projekt FoFeBat4 arbeiten Forschungseinrichtungen daran, die notwendige Infrastruktur zur Produktion von Festkörperbatterien zu schaffen. (Bild: PEM/RWTH Aachen)
Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen ist in das vierte Teilvorhaben zum Auf- und Ausbau der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in Münster gestartet, deren Technologieentwicklung und Produktionsplanung der Lehrstuhl als offizieller Partner begleitet. Im Projekt FoFeBat4 befasst sich ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen mit der Integration von Schlüsseltechnologien für nachhaltige und effiziente Batteriezellfabriken der Zukunft.
Dabei geht es vor allem um die Festkörperbatterie, die immer mehr in den Fokus der industriellen Forschung rückt. Bislang hat sich keines der drei festen Elektrolytsysteme Oxid, Thiophosphat und Polymer etablieren können. Die hohen Anforderungen an die Produktionsumgebung und die teils deutlichen Unterschiede bei den Herstellungsverfahren, Anlagen und Materialien machen die Adaption einer Fertigungsprozesskette für herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien auf die Herstellung von Festkörperbatterien sehr schwierig.
Materialsysteme in seriennaher Assemblierung erproben
Unterdessen besteht laut PEM-Leiter Prof. Achim Kampker in der Industrie Einigkeit darüber, dass die Festkörperbatterie als Enabler-Technologie etwa die Verwendung von Lithium-Metall-basierenden Anoden ermöglichen könnte, um dadurch eine besonders hohe Energiedichte zu erzielen. Viele große Automobil- und Batteriezellenhersteller haben in den vergangenen Jahren selbst in die Erforschung von Festkörperbatterien investiert und beispielsweise strategische Entwicklungsvereinbarungen mit Start-up-Unternehmen getroffen.
FoFeBat4 soll daher die grundlegenden Fragestellungen zur Produktion von Festkörperbatterien beantworten und gleichzeitig die notwendige Infrastruktur dafür schaffen. Im Rahmen von Innovationslaboren soll das Projekt alternative Fertigungsverfahren und -technologien aus der Wertschöpfungskette Batteriezelle mit besonderem Fokus auf die Festkörperbatterie erforschen. Dabei sollen die bestehenden Elektrolytsysteme hochskalig synthetisiert und in verschiedenen Zellchemien auf Leistungsfähigkeit, Betriebsbedingungen und Sicherheitsaspekte untersucht werden. Der Lehrstuhl PEM ist unter anderem mit der Erprobung der Materialsysteme in der seriennahen Assemblierung unter Trocken- und Reinraumbedingungen und mit dem Aufbau großformatiger Zellen befasst.
