Star­ker For­schungs­bei­trag der Uni­ver­si­tät Bay­reuth zum Bat­te­rie-Clu­ster­netz­werk des Bundes

Symbolbild Bildung

Gleich meh­re­re Pro­fes­su­ren an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth sind jetzt Teil des bun­des­wei­ten Clu­ster­netz­werks „For­schungs­fa­brik Bat­te­rie“ des Bun­des­mi­ni­ste­ri­ums für Bil­dung und For­schung (BMBF): Die Lehr­stüh­le Elek­tri­sche Ener­gie­sy­ste­me (EES), Umwelt­ge­rech­te Pro­duk­ti­ons­tech­nik (LUP) sowie Wirt­schafts­in­for­ma­tik und Wert­ori­en­tier­tes Pro­zess­ma­nage­ment an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth sind an den For­schungs­pro­jek­ten zu „Grü­ner Bat­te­rie“, „Ana­ly­tik / Qua­li­täts­si­che­rung“ sowie zur „Intel­li­gen­ten Bat­te­rie­zell­pro­duk­ti­on“ beteiligt. 

Das Bun­des­mi­ni­ste­ri­um für Bil­dung und For­schung inve­stiert mit den Kom­pe­tenz­clu­stern in die Bat­te­rie­for­schung an Hoch­schu­len und außer­uni­ver­si­tä­ren For­schungs­ein­rich­tun­gen: Als Teil des Dach­kon­zepts “For­schungs­fa­brik Bat­te­rie” sol­len vier neue Bat­te­rie-Kom­pe­tenz­clu­ster dazu bei­tra­gen, die Bat­te­rie­for­schung in Deutsch­land ent­lang der gesam­ten Wert­schöp­fungs­ket­te zu stär­ken. An drei­en ist die Uni­ver­si­tät Bay­reuth betei­ligt. Wäh­rend das Baye­ri­sche Zen­trum für Bat­te­rie­tech­nik (Bay­Batt) der Uni­ver­si­tät Bay­reuth aus Mit­teln der High­tech Agen­da Bay­ern auf­ge­baut wird, för­dert damit nun auch der Bund die Bat­te­rie­for­schung am Stand­ort Bay­reuth im Rah­men von staat­lich geför­der­ten Dritt­mit­tel­pro­jek­ten, wel­che die Bat­te­rie­for­schung an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth lang­fri­stig wei­ter stär­ken und vor­an­trei­ben werden.

Bat­te­rie-Kom­pe­tenz­clu­ster Recy­cling / Grü­ne Bat­te­rie (green­Batt)

Zen­tra­les Hand­lungs­feld des Kom­pe­tenz­clu­sters ist die syste­ma­ti­sche Gestal­tung von Bat­te­rie­sy­ste­men zur Stei­ge­rung deren Kreis­lauf­fä­hig­keit. Mit Blick auf den Bat­te­rie­l­e­bens­zy­klus sol­len Gestal­tungs­richt­li­ni­en für das kreis­lauf­ori­en­tier­te Design die kon­struk­ti­ven Vor­aus­set­zun­gen für geschlos­se­ne, effi­zi­en­te und roh­stoff­ver­lust­ar­me Bat­te­rie­sy­stem­le­bens­zy­klen schaf­fen. Ziel ist es, Pro­dukt- und Stoff­kreis­läu­fe zu schlie­ßen. Hier ist LUP unter Lei­tung von Prof. Dr.-Ing. Frank Döp­per zusam­men mit dem Lehr­stuhl EES unter der Lei­tung von Prof. Dr.-Ing. Micha­el Dan­zer aktiv. Wei­te­re Part­ner sind die TU Braun­schweig und das Fraun­ho­fer-Insti­tut für Kera­mi­sche Tech­no­lo­gien und Syste­me. Die Bay­reu­ther erfor­schen ins­be­son­de­re das Pro­dukt­re­cy­cling und die Rück­ge­win­nung funk­tio­na­ler Kom­po­nen­ten ohne Zer­stö­rung der Pro­dukt­ge­stalt. Es geht hier um die bri­san­te Fra­ge, wie Bat­te­rie­sy­ste­me mit ihren unter­schied­li­chen, teil­wei­se umwelt­schäd­li­chen Bestand­tei­len durch die Refa­bri­ka­ti­on wirt­schaft­lich sinn­voll und öko­lo­gisch ver­träg­lich mög­lichst direkt in eine erneu­te Nut­zung gebracht wer­den kön­nen. Auch Prüf­ver­fah­ren für die Bewer­tung von geal­ter­ten Bat­te­rie­zel­len und ‑modu­len sol­len ent­wickelt werden.

Bat­te­rie-Kom­pe­tenz­clu­ster Ana­ly­tik / Qua­li­täts­si­che­rung (AQua):

Die ste­te Ver­bes­se­rung der Lei­stungs­fä­hig­keit bei gleich­zei­tig lan­ger Lebens­dau­er und hoher Sicher­heit von Bat­te­rien erfor­dert Kom­pe­ten­zen zur Ana­ly­se und Qua­li­täts­si­che­rung. Ziel des Clu­sters ist die gemein­schaft­li­che Erar­bei­tung von Metho­den, Stra­te­gien und Stan­dards. Die For­schungs­grup­pe rund um den Direk­tor des Bay­Batt, Prof. Dr.-Ing. Micha­el Dan­zer, wid­met sich im Pro­jekt Hys­Ka­Di der Lei­stungs­fä­hig­keit und der Alte­rung neu­ar­ti­ger Aktiv­ma­te­ria­li­en wie Sili­ci­um und Lithi­um- und Man­gan-rei­che Schich­toxi­de. Durch die Ana­ly­se des Elek­tro­den­ver­hal­tens wird ein ver­tief­tes Ver­ständ­nis der Aktiv­ma­te­ria­li­en ange­strebt. Die Part­ner in die­sem Kon­sor­ti­al­pro­jekt sind das Zen­trum für Son­nen­en­er­gie- und Was­ser­stoff-For­schung (ZSW) Ulm und die TU Mün­chen. Gemein­sam forscht man an den Grund­la­gen für den fina­len Ein­satz der Mate­ria­li­en in groß­for­ma­ti­gen Lithi­um-Ionen-Bat­te­rien der näch­sten Genera­ti­on sowie deren indu­stri­el­ler Fertigung.

Bat­te­rie-Kom­pe­tenz­clu­ster Intel­li­gen­te Bat­te­rie­zell­pro­duk­ti­on (InZe­Pro): 

Im Fokus steht hier die Erhö­hung und Fle­xi­bi­li­sie­rung der Pro­duk­ti­vi­tät der Zell­pro­duk­ti­on. Hier wird der Bat­te­rie­pro­duk­ti­ons­pro­zess ganz­heit­lich erfasst, sei­ne Pro­duk­ti­vi­tät und Qua­li­tät sol­len durch den Ein­satz digi­ta­ler Tech­no­lo­gien wie der Künst­li­chen Intel­li­genz opti­miert wer­den. Schwer­punk­te sind dabei: Inno­va­ti­ve agi­le Anla­gen­tech­nik, Digi­ta­li­sie­rung, Künst­li­che Intel­li­genz (KI) in der Pro­duk­ti­on sowie vir­tu­el­le Pro­duk­ti­ons­sy­ste­me. Hier bringt sich Prof. Dr. Maxi­mi­li­an Rög­lin­ger ein, Lehr­stuhl für Wirt­schafts­in­for­ma­tik und Wert­ori­en­tier­tes Pro­zess­ma­nage­ment und Mit­glied der Pro­jekt­grup­pe Wirt­schafts­in­for­ma­tik des Fraun­ho­fer FIT. Zusam­men mit den Fraun­ho­fer-Insti­tu­ten IGCV und ISC sowie der TH Aschaf­fen­burg bear­bei­tet er die Erwei­te­rung der Bat­te­rie­zell­fer­ti­gung um KI-gestütz­tes Pro­zess­mo­ni­to­ring auf Basis einer gene­ri­schen System­ar­chi­tek­tur. Der Nut­zen für die Bat­te­rie­zell­pro­duk­ti­on liegt in einer gerin­ge­ren Aus­schuss­ra­te, wel­che die Kosten senkt und die Gesamt­an­la­gen­ef­fek­ti­vi­tät stei­gert. Zudem lie­fert das Vor­ha­ben einen Bei­trag zur Nach­hal­tig­keit durch Stei­ge­rung der Pro­dukt­qua­li­tät und Reduk­ti­on des Res­sour­cen­ver­brauchs in den Berei­chen Ener­gie und Mate­ri­al. Die­ser Bei­trag ist zudem nötig auf dem Weg zu einer nach­hal­tig pro­du­zier­ten Bat­te­rie, die den­noch markt­wirt­schaft­lich kon­kur­renz­fä­hig ist.