Wettlauf zu neuen Lithium-Ionen-Akkus gestartet

Neue Generationen von Hochenergiebatterien sollen Antriebstechniken von morgen ermöglichen

Mit einer Millionenförderung ist der Startschuss für die Entwicklung neuer Generationen von Hochenergiebatterien für den Einsatz in Plug-in-Hybridautos und in künftigen Elektrofahrzeugen gefallen.

Unter Leitung der BASF Future Business GmbH werden 18 Partner aus Industrie und Wissenschaft in dem branchenübergreifenden Konsortium „HE-Lion“ in den kommenden vier bis sechs Jahren effiziente, leistungsfähigere und sichere Lithium-Ionen-Batterien entwickeln und zur Marktreife bringen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das HE-Lion-Projekt im Rahmen der Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“ mit 21 Millionen Euro. Den gleichen Betrag werden die Verbundpartner aus eigenen Mitteln direkt beisteuern, so dass das Projekt mit insgesamt rund 41 Millionen Euro ausgestattet ist.

„Diese Allianz ist ein essentieller Beitrag zur Stärkung des Innovationsstandorts Deutschland. In der Forschung müssen wir möglichst bald den entscheidenden Durchbruch bei neuen Batterie-Materialien erzielen. Erst dann machen wir Elektromobilität bezahlbar und befreien sie aus ihrem Nischendasein“, betont Dr. Andreas Kreimeyer, Mitglied des Vorstands der BASF und Sprecher der Forschung.

Die BMBF-Initiative LIB 2015 mit einem Gesamtfördervolumen von
60 Millionen Euro für mehrere Konsortien zielt darauf ab, bis 2015 leistungsfähigere, sichere und vor allem bezahlbare Lithium-Ionen-Batterien für zukünftige Antriebssysteme wie die Plug-in-Hybrid-Autos auf den Markt zu bringen. Ein Plug-in-Hybrid ist ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, dessen Batterie zusätzlich extern über das Stromnetz geladen werden kann. Ausgestattet mit Verbrennungsmotor, Elektroantrieb und einer Batterie können diese Autos sowohl mit Benzin als auch mit Strom fahren.

Mit Unternehmen der Chemischen Industrie, der Batterieindustrie, dem Automobil- und Energiesektor sowie mit zahlreichen Hochschul- und Institutspartnern ist HE-Lion der größte Verbund in LIB 2015. Als Energiespeicher der Zukunft stellen Lithium-Ionen-Batterien eine Schlüsseltechnologie für eine klimafreundliche Energieversorgung dar. Für die BASF ist Klimaschutz eine langfristige strategische Aufgabe, zu der auch das Engagement in diesem Projekt zählt.

Während die aktuelle erste und zweite Generation der Lithium-Ionen-Batterien bereits in Laptops, Smartphones oder Kameras verwendet wird, muss für die dritte und vierte Generation ein neues und stabileres System entwickelt werden. Entscheidend für den Erfolg der neuen Batterien sind hohe Sicherheit, ein hoher Wirkungsgrad und ein erschwinglicher Preis. Angestrebt wird eine zwei- bis fünfmal so hohe Energiedichte wie in bisher bekannten Batteriesystemen. Diese soll dafür sorgen, dass Plug-in-Hybrid-Autos und Elektrofahrzeuge akzeptable Reichweiten erzielen. Sie sollen basierend auf heutigen Serienmodellen statt wie heute nach 50 Kilometern in Zukunft erst nach 200 Kilometern Strom laden müssen.

Dazu muss insbesondere die Kathode der Batterie weiterentwickelt werden. Experten der BASF entwickeln ein Portfolio von innovativen Kathodenmaterialien, speziellen Metalloxiden, die durch Hochtemperatursynthese hergestellt werden. Die Arbeiten umfassen das konzeptionelle Design der Materialien, die Laborsynthese und das Scale-up, also die Übertragung auf den Produktionsmaßstab. Derzeit machen die eingesetzten Materialien noch mehr als 50 Prozent der Kosten von Lithium-Ionen-Zellen aus.

„Mit Vertretern aus allen technologischen Disziplinen haben wir jetzt die Chance, die Batterie im wahrsten Sinne des Wortes neu zu erfinden. Mit einer global wettbewerbsfähigen Technologie werden sich unsere Partner bei Materialien, Komponenten, Zellen und Batterien als führende Zulieferer weltweit positionieren“, sagt Dr. Thomas Weber, Geschäftsführer der BASF Future Business GmbH. Bis die innovative Batterie in einigen Jahren in einem VW Golf getestet werden kann, müssen die Entwickler allerdings mehr als 10.000 verschiedene Versuche durchführen. Nach heutigen Maßstäben wäre eine Lithium-Ionen-Batterie für einen Golf allein schon so teuer wie das Fahrzeug. Moderne Produktionsprozesse sind gefordert, um eine hochwertige und umweltgerechte Herstellung zu gewährleisten und die Kosten deutlich zu senken. Dabei sind Materialforscher ebenso gefragt wie Systementwickler.

Das Industriekonsortium umfasst ein breites Spektrum von der Materialforschung bis zur Systemintegration. BASF, Freudenberg Vliesstoffe und SGL Carbon sind für die Materialherstellung zuständig. Entwicklung von Prototypen und Zellentechnologie werden vom Fraunhofer Institut Itzehoe sowie den Firmen Gaia, Leclanché und Bosch geliefert. Die Umsetzung im Fahrzeug erfolgt durch Volkswagen, der Energiekonzern EnBW wird Modelle entwickeln, um die Hochenergie-Batterien in ein neues Stromversorgungskonzept zum Lastausgleich zu integrieren. In der Grundlagenforschung wird mit den Universitäten Berlin, Bonn, Clausthal, Darmstadt, Giessen, Hannover, Münster sowie dem Paul-Scherrer Institut in der Schweiz und dem Leibniz-Institut Dresden kooperiert. In dieser einzigartigen Zusammenstellung sehen die Partner des Konsortiums ihren Wettbewerbsvorteil.