Исследование аккумуляторов в Германии - использование потенциала для различных применений

Федеральное министерство исследований поддерживает разработку новых батарей.

В августе 2009 года федеральное правительство приняло Национальный план развития электромобиля, который заложил основы для стратегически ориентированного развития. Германия должна стать ведущим рынком и ведущим поставщиком электромобильности. Это может быть успешным, только если в Германии будут производиться мощные аккумуляторные системы. Но не только в мобильности, но и, например, в ноутбуках, смартфонах, высокопроизводительных инструментах, промышленных приложениях и медицинских технологиях востребованы высокопроизводительные, долговечные и безопасные накопители энергии.

С 2007 года Федеральное министерство исследований (BMBF) поддерживает исследования аккумуляторов. С тех пор различные аспекты перезаряжаемых батарей были исследованы в стратегически скоординированных мерах. При этом BMBF придерживается широкого подхода: он поддерживает академическое накопление знаний в области материалов для аккумуляторов и технологических процессов элементов аккумуляторов. Среди прочего, меры направлены на увеличение количества, качества и оснащения центров электрохимической компетенции. Кроме того, аккумуляторные системы будущего будут поддерживаться продвижением технологий так называемой «пост-литий-ионной эры». Другим важным моментом является передача результатов исследований в промышленном масштабе и, наконец, в промышленное применение.

Меры финансирования направлены на развитие материалов и процессов в области литий-ионных технологий. На основе существующих технологий новые материалы и методы производства будут исследованы в рамках эволюционных подходов, которые будут использоваться в среднесрочной перспективе в гибридных и электромобилях, а также во многих других отраслях промышленности. С другой стороны, применяются принципиально новые подходы, такие как металлическая воздушная батарея, которая будет иметь шанс на промышленную реализацию только в долгосрочной перспективе. В дополнение к увеличению плотности энергии, безопасность и долговечность находятся в центре внимания работы. Важным аспектом деятельности BMBF в области батарей является также подготовка младшего персонала для исследований и промышленности посредством целевого обучения и поддержки в области электрохимии.

Превосходство в исследовании аккумуляторов - продвижение инноваций вперед

В 2009 году средства из Пакета экономических стимулов II были использованы для создания двух групп компетенций Электрохимия Север и Юг. Исследовательские сети для повышения компетенции в области электрохимии сосредоточены не только на межсайтовых исследованиях, но и на разработке совместных учебных модулей. Это укрепит подготовку научных и технических талантов в области электрохимии и будет способствовать развитию сетей. С двумя группами компетенций была начата последовательная охота на догонялки, чтобы иметь возможность снова наверстать упущенное в исследованиях во всем мире.

В целях открытия дополнительных месторождений в начале 2009 года были запущены проекты инновационного альянса «Литий-ионная батарея LIB 2015», который был инициирован совместно с Федеральным министерством экономики и энергетики. В качестве первой крупной меры для литий-ионных батарей, основанной на фундаментальных исследованиях, были разработаны подходящие материалы и производственные процессы и произведены элементы из них. На следующем этапе элементы должны быть объединены в общую систему в сочетании с интеллектуальной системой управления батареями.

В рамках объявления Electric Mobility Key Technologies (STROM) с 2011 года проводились исследования и разработки в области хранения энергии следующего поколения. Здесь основное внимание было уделено фундаментальной работе над будущими системами батарей, такими как литий-сера или металл-воздух.

С 2012 года в компетентных учреждениях центра было создано превосходное и технологическое внедрение исследований аккумуляторов (ExcellentBattery), в котором финансируется несколько отличных сетевых исследовательских групп и сопутствующих промышленных проектов. Исследовательские группы должны получить научные и технические знания в области аккумуляторных технологий и связанных с ними технологических процессов, что позволит Германии стать мировым лидером в этой области технологий.

При поддержке BMBF был запущен конгресс «Battery Forum Germany», в ходе которого были представлены и обсуждены разнообразные мероприятия, связанные с аккумулятором. Таким образом, различным игрокам в цепочке добавленной стоимости батареи предоставляется возможность для активного общения.

«Батарея 2020» - новое поколение

Показатель «Батарея 2020», опубликованный в августе 2014 года, продолжает стратегическую линию BMBF. Мера касается материалов аккумуляторов в три строки в соответствии с уровнем их зрелости между фундаментальными исследованиями и индустриализацией. Основное внимание уделяется технологии материалов и процессов для литий-ионных систем, которые будут использоваться в ближайшем будущем. Новые и усовершенствованные материалы приводят в движение новое поколение вторичных высокоэнергетических и высокопроизводительных аккумуляторных систем. Системы с батареями, такие как системы литий-сера или металл-воздух, могут стать будущим, поскольку они обещают значительно большее энергопотребление.

«ProZell» - кластер компетенций для производства аккумуляторных элементов

Для конкурентоспособного на международном уровне производства элементов батарей (сердце батареи) в Германии особенно важно освоить сложные производственные процессы. Каждый отдельный этап процесса влияет на производительность, качество и стоимость элементов батареи. Чтобы с научной точки зрения прояснить эти корреляции и сделать их доступными для промышленности Германии, в 2016 году BMBF инициировал создание кластера компетенций ProZell для производства аккумуляторных элементов. Исследовательский кластер объединяет опыт 22 научно-исследовательских институтов и существующих исследовательских центров и инфраструктуры для производства аккумуляторных элементов в различных местах. В отдельных совместных проектах систематически и совместно исследуются подпроцессы производства аккумуляторных элементов. Общее управление «ProZell» интегрирует отрасль, так что может быть достигнуто тесное сотрудничество между наукой и промышленностью. Исследовательский кластер «ProZell» призван заложить научную основу для успешного крупномасштабного промышленного производства аккумуляторных элементов в Германии.

"FestBatt" - Компетентный кластер для твердотельных батарей

Твердотельные батареи в настоящее время рассматриваются как возможное дальнейшее развитие существующих литий-ионных батарей с жидкими электролитами, в частности для электромобильности. В дополнение к возможной более высокой плотности энергии и лучшей способности быстрой зарядки, твердотельные батареи могут также предложить значительные преимущества для технологии батарей из-за лучшей искробезопасности. В то время как материалы и технологии производства литий-ионных аккумуляторов с жидкими электролитами хорошо разработаны, успешное внедрение твердотельных аккумуляторов на рынке требует значительных исследовательских работ. На этом фоне BMBF в 2018 году инициировал кластер компетенций для твердотельных батарей "FestBatt" для разработки твердых электролитов. Исследовательский кластер разделен на три материальные платформы (тиофосфаты, оксиды и полимеры) и две методологические платформы (характеристика и моделирование), которыми управляют тесно связанные университеты и исследовательские институты. Высший управленческий круг с самого начала интегрирует отрасль, так что достигается тесное сотрудничество между наукой и промышленностью. Исследовательский кластер «FestBatt» должен заложить научную основу для создания твердотельных батарей в Германии. BMBF финансирует 14 партнеров кластера на сумму около 16 миллионов евро.