13/06/2019
Door Ad Spijkers
In het nieuwe infrastructuurproject NextGenBat doen zes instituten binnen drie Duitse onderzoeksinstellingen onderzoek naar en de ontwikkeling van toekomstige batterijgeneraties.
Naar verwachting zullen vaste stof batterijen de elektrische mobiliteit in de komende tien jaar aanzienlijk beïnvloeden. Een sleutel tot de industrialisatie van dergelijke technologieën is de vereiste productietechnologie.
Het NextGenBat-project stelt de deelstaat in staat om te investeren in de technologieën van morgen en de weg te verkennen naar de industriële productie van batterijen van de volgende generatie. De onderzoekers helpen om de materiële innovaties om te zetten in concurrerende producten
Zes instituten, twee jaar, tien miljoen
Deelnemers aan het project zijn het Forschungszentrum Jülich en de RWTH en het Fraunhofer Institut für Lasertechnologie (ILT) in Aken. Het project past in het kader van het operationele NRW EFRO-programma van de deelstaat Noordrijn-Westfalen.
Binnen het project NextGenBat bouwen de zes deelnemende instituten binnen twee jaar met een budget van tien miljoen euro gezamenlijk een pre-competitieve onderzoekinfrastructuur waarin op pilot-schaal de afzonderlijke processtappen als modulaire componenten worden ontwikkeld. Met deze decentrale oplossingen bereiden ze de weg om de volledige keten van de volgende generatie batterijen voor, inclusief alle interfaces voor de materiaalsynthese van de actieve materialen tot en met de recycling van de cellen.
De instituten ontwikkelen verschillende NextGenBat-bouwstenen. Aan het Forschungszentrum Jülich bijvoorbeeld wordt gewerkt aan energieopslag van de volgende generatie, vooral vaste stof batterijen. De onderzoekers ontwikkelen onder meer economische schaalbare synthese en productieprocessen en geavanceerde analytische methoden. Op demonstratieschaal worden krachtige batterijcellen op basis van ionische geleiders op basis van oxidatie en fosfaat geproduceerd. Daarnaast onderzoeken de wetenschappers op laboratoriumschaal de produceerbaarheid en verwerkbaarheid van op sulfiden gebaseerde vaste stof batterijsystemen.
De RWTH Aachen richt zich op productietechnologie. De focus ligt op het onderzoeken van de schaalbaarheid van individuele productiestappen naar serieproductie. Dankzij het bouwsteenconcept zijn de NextGenBat-modules ook geschikt voor bedrijven die geen complete, flexibele productielijn willen realiseren, maar alleen afzonderlijke stappen, zoals productie van elektroden.
Het hoofddoel van een ander instituut binnen de RWTH is de vorming van een modern, batterij-systeem onafhankelijk onderzoekscentrum voor de handling van metalen en niet-metalen fracties uit het batterijrecyclingproces. Dus is bijvoorbeeld de chemische samenstelling tot in het ppm-bereik te bepalen.
Laserpulsen voor batterijontwikkeling
Het Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT bekommert zich om op laser gebaseerde productieprocessen voor de volgende generatie batterijen. NextGenBat biedt de mogelijkheid om het potentieel van lasertechnologie als belangrijke technologie voor toekomstige cel- en moduleconcepten in een vroeg stadium te verkennen en in innovatieve omgevingen te testen. Dit zorgt voor een belangrijke impuls voor de ontwikkeling van batterijen.
Nu al maken lasers nauwkeurige en stabiele verbindingen in batterijtechnologie mogelijk. Met lasers kunnen bijvoorbeeld koperen aders op batterijcellen worden gelast. (foto's: Fraunhofer ILT, Aken)