klimaschonende Batterien AIT

Heldenhafter Einsatz für E-Antriebe: Projekt BatWoMan forscht an klimaschonenden Batterien

Ein Forschungsprojekt mit wichtiger Mission: Zusammen mit der Industrie will das Austrian Institute of Technology dem Klimawandel die Stirn bieten. Unter dem Titel „BatWoMan“ ist man gerade dabei, die Entwicklung von klimaschonenden Batterien voranzutreiben. Wir schauen den Heldinnen dabei über die Schulter.

Eine Schlagzeile wie in einem Kinofilm: BatWoMan rettet die Welt! Aber: Wie? Hierbei kommt eine ganz besondere Superkraft zum Einsatz – klimaschonende Batterien. Wer jetzt denkt, wir saugen uns diesen Plot aus den Fingern, liegt falsch. Denn ein europaweites Forschungsprojekt hat sich dem Ziel verschrieben, die Klimabilanz von Batterien zu verbessern. Die Hauptrolle spielt dabei das Austrian Institute of Technology.

Das AIT ist eine der wenigen Forschungseinrichtungen weltweit, die die gesamte Wertschöpfungskette von der Batterieforschung bis zur Batterieproduktion unter einem Dach vereint. Die Superheldinnenreferenz kommt auch nicht von irgendwo, denn „BatWoMan“ ist der Arbeitstitel dieses Zukunftsprojekts. Zugegeben, dessen vollständiger Name „Carbon Neutral European Battery Cell Production with Sustainable, Innovative Processes and 3D Electrode Design to Manufacture“ klingt doch etwas weniger cool.

Das Traumszenario von morgen

Das Thema Batterien gehört deshalb in den Fokus gerückt, weil es unerlässlich dafür ist, wichtige Klimaziele zu erreichen. Würden wir in Zukunft nämlich anstatt mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit abgasfreien Elektrofahrzeugen fahren, wäre das wesentlich effizienter und energiesparender. Immerhin zählt der Verkehrssektor mit einem Anteil von 30 Prozent zu den größten CO2-Emittenten.

Etwas macht uns da aber derzeit noch einen Strich durch die Rechnung: Batteriezellen für diese elektronische Fortbewegung der Zukunft sind in ihrer Herstellung noch nicht so ressourcenschonend, nachhaltig und klimaverträglich, wie sie sein sollten. Gegenwärtig ist die Herstellung von Batteriezellen enorm energieintensiv und mit toxischen Lösungsmitteln verbunden. In diesem Bereich herrscht also Handlungsbedarf, damit wir die Klimaziele doch noch erreichen. Hier setzt das Projekt „BatWoMan“ des AIT an.

Climate Justice League

Die Superheld:innenriege, bestehend aus dem AIT und sechs Partnerbetrieben aus Forschung und Industrie, entwickelt neue, innovative und vor allem klimaschonende Prozesse zur Batteriezellproduktion. Fokus liegt auf der Fertigung der Kathoden für Batteriezellen, mit denen E-Fahrzeuge betrieben werden. Das soll die Europäische Union auf ihrem Weg zur CO2-Neutralität bei der Herstellung von Akkumulatoren unterstützen.

Vor Kurzem lud das AIT zum Kick-off-Event in Wien, bei dem internationale Projektpartner zu Gast waren. Die CIDETEC aus Spanien, das Karlsruher Institut für Technologie oder das RISE Research Institutes of Sweden, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Es wurden Forschungsziele gesetzt, die gemeinsam mit den AIT-Expert:innen vom Center for Low-Emission Transport sowie dem Center for Digital Safety & Security in den kommenden drei Jahren umgesetzt werden sollen.

Happy End für klimaschonende Batterien?

Die Ziele des Projekts „BatWoMan“ sind ambitioniert: Herstellung, Prozesse, Energieeffizienz und Lebensdauer von Batterien und Akkus sollen immens vereinfacht bzw. verbessert werden. Eine auf künstlicher Intelligenz basierende Plattform wird diese Fertigungsstrategien digital unterstützen. Um die Nachhaltigkeit der neu entwickelten Prozesse abzubilden, wird vom AIT ein Battery Data Space geschaffen, das alle relevanten Zellbauprozesse darstellt, Parameter wie Rohstoff- und Energieeinsatz speichert und nach dem Einsatz der hergestellten Batteriezelle, zum Beispiel von Recyclingunternehmen, ausliest.

Gemeinsam möchten wir die europäischen Batterieproduzenten im Sinne des Green Deals dabei unterstützen, eine ressourcenschonende, nachhaltige und klimaverträgliche Herstellung von Batteriezellen zu realisieren. Unter Federführung des AIT wird im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts ,BatWoMan‘ eine nachhaltige Zellproduktionsprozesskette entwickelt, die wir mit namhaften Industriepartnern auch bis zur Marktreife bringen wollen.

DIin Drin. techn. Katja Fröhlich, Leiterin des Forschungsfelds „Sustainable and Smart Battery Manufacturing“ und „BatWoMan“-Projektkoordinatorin

Das derzeitige Problem ist nämlich folgendes: Von außen deutet bei einem Li-Ionen-Akku nichts darauf hin, aus welchen Hauptkomponenten er besteht. Würde man die Materialien aber kennen, könnte man die Separation und somit das Recycling optimieren. Die eingesetzten Materialien solcher Energiespeichersysteme sind sehr unterschiedlich, was das Recycling schwierig und kostspielig macht. Damit die Wiederverwertung wirklich sinnvoll ist, braucht es also Daten.

Aus dem Labor in die Industrie

Die Forschungsgruppe „Sustainable and Smart Battery Manufacturing“, die von DIin Drin. techn. Katja Fröhlich geleitet wird, beschäftigt sich mit Herstellungsmethoden für moderne Batterien, aus dem Labor raus in die industrielle Fertigung. Was die Herstellung derzeit so energieintensiv macht, sind gleich einige Faktoren.

Zum einen findet die sogenannte „Zellassemblierung“ in einer geschützten Atmosphäre statt. Hierbei werden die Bauteile aus der Elektrodenproduktion weiterverarbeitet und zu einer fertigen Zelle zusammengebaut. Temperatur und Feuchtigkeit der Luft müssen zu jeder Jahreszeit unbedingt konstant sein – und das macht die Sache enorm energieaufwendig. Die Trocknung erfolgt elektrisch oder mit Gas, um den Taupunkt von minus 40 bis 60 Grad zu halten. In gängigen Batteriefertigungen sind außerdem toxischen Lösungsmitteln gang und gäbe. Mit klimaschonenden Batterien will das Projekt „BatWoMan“ die toxischen Lösungsmittel daher weitgehend mit Wasser ersetzen und den Energieaufwand deutlich reduzieren.

klimaschonende Batterien AIT
DIin Drin. techn. Katja Fröhlich leitet das Forschungsprojekt „BatWoMan“.Foto: AIT Austrian Institute of Technology

Der Kongress für klimaschonende Batterien

Vergangenen Oktober fand das erste „Batteries Event“ in Lyon statt, bei dem alle Expert:innen des aktuellen Forschungsteams das Projekt „BatWoMan“ präsentierten. Der Erfolg macht Hoffnung auf eine grünere Energiezukunft: Über 750 Teilnehmer:innen der Batterieindustrie waren dabei. Großangelegte Events wie dieses sollen auch die europäische Fertigung von Batteriezellen fördern. Denn derzeit liegt die Produktion vorwiegend in Asien, mit China als Spitzenreiter. Bis vor Kurzem stellte man hier noch über 80 Prozent der weltweiten Batteriezellen her. Im vergangenen Jahr kündigte man allerdings einige europäische Produktionsstätten an. Und hier soll noch viel stärker auf nachhaltige Produktionsmethoden gesetzt werden. Die Aussichten auf die Zukunft sind also gar nicht mal so schlecht – dank Heldinnen wie „BatWoMan“.

Über AIT Austrian Institute of Technology GmbH

Als Ingenious Partner der Wirtschaft und öffentlicher Einrichtungen erforscht und entwickelt das AIT Technologien, Methoden und Tools für morgen. Rund 1.400 Mitarbeitende forschen in ganz Österreich – im Besonderen an den Hauptstandorten Wien Giefinggasse, Seibersdorf, Wr. Neustadt, Tulln, Ranshofen und Graz – an der Entwicklung jener Tools, Technologien und Lösungen für Österreichs Wirtschaft, die sie gemäß dem Motto „Tomorrow Today“ zukunftsfit machen sollen.

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