BYLINE: Anna Onelin
NEWSWISE – Nachdem 2035 sind in Europa keine neuen Autos mit Brennmotoren verkauft. Um dieses ehrgeizige Ziel zu glücken, wird vor allem eine Sache gesucht: Bessere Batterien, damit Elektroautos schneller aufladen, längere Verwässerung und kombinieren kleineren ökologischen Fußabdruck nach sich ziehen. Eine große Menge wichtiger Forschungsprojekte unterstützt die Batterie und die Automobilindustrie zusammen mit dieser Kreation dieser Batterien dieser Zukunft. Eines davon, ein Horizon 2020 -Projekt namens Sinne, kam Ursprung 2024 zu einer erfolgreichen Schlussfolgerung.
Dies vierjährige EU-Projekt mit einem Gesamtbudget von mehr denn 10 Mio. Euro wurde initiiert und von Forschern aus EMPAs Materialien zu Händen Energieumwandlungslabor geleitet. Zum Zeitpunkt des Aufrufs von Vorschlägen war dies relativ neue Laboratorium im Gültigkeitsbereich dieser Batterieforschung kaum veröffentlicht. Laboratorium -Chef Corsin Battaglia wusste, dass er und sein Team selbst denn Teil eines europäischen Batterieprojekts selbst starten müssten. Und dies taten sie: Battaglia und sein Kollege Ruben-Simon Kühnel konnten Institutionen und Industrieunternehmen aus dieser ganzen Welt davon überzeugen, sich ihnen anzuschließen, und zusammen sicherten sie sich die Finanzierung.
Technologien zu Händen heute
Dies Ziel des Sinns war sowohl pragmatisch denn untergeordnet ehrgeizig. Die elf Mitwirkender wollten Lösungen zu Händen die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien entwickeln-die nächste betont Battaglia und nicht die im Weiteren. Mit anderen Worten: Am Finale des Projekts sollten die entwickelten Materialien und Technologien so nah wie möglich an dieser Produktion in dieser Industrie und von dort dieser Verwendung in Elektroautos sein. „Wir untersuchen untergeordnet Batterietechnologien, die notfalls weltweit besser sind denn Lithium-Ionen-Batterien-nachhaltiger, sicherer und mit einer höheren Energiedichte“, sagt Battaglia. „Gewiss es wird immer noch wenige Jahre dauern, solange bis sie industriell produziert werden können. Im Sinne wollten wir Technologien gedeihen, die intrinsisch weniger Jahre in marktfertigen Elektroautos installiert werden können.“
Um dies zu glücken, arbeiteten die beteiligten Teams in nur vier Jahren so gut wie die gesamte Wertschöpfungskette dieser Batterieproduktion durch: von dieser Kreation neuer Materialien und dieser Skalierung solange bis zur Installation in Batterietellen. Die Beutelzellen, die ungefähr die Größe eines Smartphones nach sich ziehen, wurden vom Österreichischen Institut zu Händen Technologie (AIT) hergestellt. FPT Motorenforschung AG, dies Innovationszentrum dieser FPT-Industriemarke, die zur IVECO-Posten gehörte, konnte dann die Zellen in einem fertigen Modul installieren, wie sie in Elektrofahrzeugen verwendet werden-einschließlich dieser zugehörigen Elektronik und Software.
Ganz Komponenten verbesserten sich
Dies Sense-Modul hat mehrere Verbesserungen im Unterschied zu den heutigen Batterien: eine höhere Energiedichte und ein günstigeres Umweltverhältnis, schnelle Ladefähigkeit und erhöhte Brandsicherheit-und natürlich die Kosteneffizienz. Ganz Kernkomponenten dieser Batterie wurden im Projekt weiterentwickelt. Die negative Elektrode enthält nur halb so viel von dem kritischen Rohstoffkobalt wie heutige Batterien. In dieser positive Elektrode konnten die Mitwirkender kombinieren Teil des Graphits ersetzen – ebenfalls aufgrund dieser Batterieproduktion denn unbequem eingestuft – durch Silizium, eines dieser häufigsten Elemente in dieser Erdkruste.
Dieser Elektrolyte – die Liquor, die Ionen zwischen den Elektroden überträgt und somit ermöglicht, dass die Batterie geladen und freisprechen wird – wurde ebenfalls verbessert. Hier leiteten EMPA -Forscher die Entwicklungsbemühungen. „Konventionelle Elektrolyte sind brennbar“, erklärt dieser Empa -Forscher Kühnel. „Wir konnten die Entflammbarkeit durch die Verwendung bestimmter Additive erheblich reduzieren, ohne die Leitwert zu in Mitleidenschaft ziehen, welches zu Händen schnelles Laden und Abladungen dieser Schlüssel ist.“ Um die schnelle Aufladungsfähigkeit weiter zu verbessern, entwickelten die Coventry University und die FPT Motorenforschung AG untergeordnet ein ausgeklügeltes Temperaturmanagementsystem zu Händen dies Pilotmodul. Sensoren, die freimütig in die Zellen eingebettet sind, beaufsichtigen die Temperatur intrinsisch dieser Batterie in Echtzeit. Ein speziell entwickelter Algorithmus kann die Zelle dann nur schnell genug aufladen, um eine Überhitzung von Schäden zu verhindern.
Battaglia und Kühnel sehen die Skalierbarkeit und den direkten Transfer in die Industrie denn die größten Erfolge des Projekts. Die Industrieteams konnten schon mehrere Patente zu Händen die neuen Entwicklungen registrieren, die aus Sinnesgründen resultieren, Pilotanlagen etablieren und die Finanzierung sichern und ihr neues Wissen in andere Batterietechnologien Zusammenführung. Dies Chemieunternehmen Huntsman hat schon den leitfähigen Zusatz eingeführt, dieser in dem Sinne -Elektroden hinauf dem Markt verwendet wurde, wo es jetzt den Batterieherstellern zur Verfügung steht.
Dieser nächste Schritttempo
Dieser Weg zum Gelingen war jedoch nicht ohne Hürden. Zusätzlich zu den größten organisatorischen Herausforderungen dieser weltweite Seuche, dieser instabilen Lieferketten und dieser steigenden Rohstoff- und Energiepreise gab es untergeordnet technische Schwierigkeiten. Zum Vorzeigebeispiel sind die Prototypzellen noch nicht so stabil, wie es dies Projektteam möchte, dass sie es untergeordnet sein möchten. Die Skalierung ist zwar siegreich, ist demgegenüber untergeordnet was auch immer andere denn vollwertig. „Wir nach sich ziehen leer neuen Entwicklungen vom Laboratorium solange bis zur Pilotskala vergrößert“, sagt Battaglia. „Z. Hd. die Produktion in einem sogenannten Gigafactory OF, z. B. Projektpartner Northvolt, dieser mehrere Gigawattstunden von Batterien pro Jahr produziert, müsste dieser gesamte Materialproduktionsprozess erneut um den Kriterium 1000 skaliert werden.“ Dies erfordert dies Engagement dieser Industrie.
In dieser Zwischenzeit wenden sich die EMPA -Forscher schon dem nächsten europäischen Batterieprojekt hinauf. Sense hatte drei Schwesterprojekte, die in demselben Kontrollabgabe zu Vorschlägen finanziert wurden. „Wir nach sich ziehen kombinieren gemeinsamen Cluster zu Händen die Batterieforschung gegründet und tauschen regelmäßig Ideen und Ergebnisse aus“, sagt Kühnel. Die Koordinatoren dieser vier Projekte nach sich ziehen nun ein gemeinsames Forschungsvorhaben Horizon Europe namens Intelligent gestartet. Ziel ist es, kobaltfreie Hochspannungszellen zu Händen Elektroautos zu gedeihen.
Sinn
Dieser Horizon 2020-Projekt Sinn zielte darauf ab, die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien zu gedeihen und die europäische Batterieindustrie zu stärken. Dies vierjährige Projekt wurde von EMPA geleitet und von dieser EU mit 10 Mio. Euro unterstützt. The academic collaborators involved were the University of Münster, the Helmholtz Institute Münster, Coventry University in the UK, the AIT Austrian Institute of Technology and the Center for Solar Energy and Hydrogenium Research Kraulen-Württemberg (ZSW), as well as several industrial partners: the Swedish battery manufacturer Northvolt, the Swiss Neuerung center of FPT Industrial, namely FPT Motorenforschung AG, the French Start-ups Solvionic and Enrires und dies Chemieunternehmen Huntsman, dies kombinieren Forschungsstandort in Basel betreibt.
