Fraunhofer-Gesellschaft (FhG)
Hansastraße 27c, 80686 München, vertreten durch den Präsidenten, Prof. Dr.-Ing. Reimund Neugebauer
Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 72 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. 25 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 2,1 Milliarden Euro. Davon fallen knapp 2 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Rund 70 Prozent dieses Leistungsbereichs erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesellschaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Internationale Kooperationen mit exzellenten Forschungspartnern und innovativen Unternehmen weltweit sorgen für einen direkten Zugang zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen.
Im Rahmen der Fraunhofer-Allianz Batterien ist die Fraunhofer-Gesellschaft mit 20 Instituten auf allen Gebieten der Batterieforschung aktiv. Ziel der Vorhaben und Projekte ist es, die Produktionskosten der Batterien zu senken, die Energiedichte durch neuartige Materialkombinationen und neues Zelldesign zu erhöhen und die Batterien und deren Einsatzszenarien sicherer zu machen.
Projektbeteiligung
Im Projekt OptiEx bringt das Fraunhofer IKTS seine Kompetenzen in der Entwicklung von keramischen Materialien und deren Prozesstechnologien ein. In zahlreichen Projekten der Lithium-Ionen-Batterieforschung sammelte das IKTS umfangreiches wissenschaftliches Know-how – von der Material- bis zur Elektrodenherstellung; verbunden mit hoch entwickelten Methoden zur Untersuchung von Struktur/Eigenschaftsbeziehungen. Am Institut steht die erforderliche Ausrüstung für die Entwicklung, Herstellung und Untersuchung von Aktivmaterialien, Elektroden und ganzen Batteriezellen vom Labor- bis hin zum Technikumsmaßstab zur Verfügung.
Für das Projekt kann das IKTS-Foliengießzentrum (sieben Coater mit Rakel, Düsen und Tripple-Slot-Die sowie unterschiedlichen Trocknungsverfahren) und das gemeinsame Technikum ‚Batterietechnologie‘ von IKTS und ThyssenKrupp System Engineering genutzt werden. In letzterem stehen Labore unter Trockenraumatmosphäre sowie Misch- und Extrusionstechnik zur Verfügung.
Das Fraunhofer IKTS am Standort Dresden-Klotzsche schafft intelligente Lösungen für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung – von der piezoelektrischen Keramik bis zum zertifizierten Ultraschall-Prüfsystem. Für Spezialanwendungen entwickelt das Fraunhofer IKTS Sensoren, die auf Geometrien, Materialien und an weitere akustische Parameter optimal angepasst werden. Kundenspezifische Prüfsysteme werden mit einer modularen und leistungsfähigen Elektronik sowie einer flexiblen Software bestückt. Im Projekt Cell-Fill wird am IKTS ein ultraschallbasierter Sensor für die Überwachung des Befüllprozesses entwickelt und validiert.
Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart, Abteilung Beschichtungssystem- und Lackiertechnik, vertreten im Projekt „ÖkoTroP“ durch Inga Landwehr
Das Fraunhofer IPA verfügt über langjährige Erfahrung mit industriellen Trockenbeschichtungsprozessen. Die Kompetenz umfasst dabei sowohl die physikalischen Grundlagen der Technologie als auch breite Erfahrung mit Konstruktion und Bau der verschiedenen Kernkomponenten für die Trockenbeschichtung und deren Hochskalierung. In verschiedenen Forschungsprojekten im Bereich der Energiespeichertechnologien wurden bereits unterschiedliche Materialsysteme untersucht und daraus Schichten für Elektroden hergestellt. Die atmosphärische Plasmabehandlung von Oberflächen ist ebenfalls ein seit Jahren insbesondere in der Untersuchung von Produktionsprozessen für Elektroden von Energiespeichern eingesetzter Prozess. Eine Versuchsanlage erlaubt die Behandlung von sehr kurzen Substratstücken mit der Reproduzierbarkeit einer R2R-Anlage. Für die Entwicklung neuer Beschichtungsprozesstechnologien im Rahmen des ProZell 2 Clusters wird das Fraunhofer IPA seine Kompetenzen in Prozess- und Anlagentechnik auf den oben beschriebenen beiden Gebieten einbringen.
Fraunhoferstrasse 1, 25524 Itzehoe, Abteilung „Integrierte Energiesysteme“, vertreten durch Dr. Andreas Würsig
Das Fraunhofer ISIT verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Lithium-Akkumulatoren auf Basis der Lithium-Polymer-Technologie. Das Tätigkeitsfeld der Gruppe umfasst die Bearbeitung der kompletten Fertigungskette im Wertschöpfungssegment „Zelle“. Basierend auf einer elektrochemischen Systemplattform werden alle Aspekte von der Folienentwicklung und -herstellung über das Zelldesign und den Zellbau bis hin zur Hochskalierung der Herstellungsprozesse adressiert. Die Flexibilität und breite Anwendbarkeit der patentgeschützten ISIT-Technologie erlaubt eine optimale Anpassung des Leistungsprofils der elektrochemischen Speichersysteme an anspruchsvolle Anwendungen. Die im Hause vorhandene Messtechnik erlaubt eine umfangreiche Charakterisierung von Halb- und Vollzellsystemen. In das Projekt HiLo bringt das ISIT seine Kompetenzen in Sachen Prozess- und Zellentwicklung sowie der Skalierung von Herstellungsprozessen ein.
Fraunhofer-Platz 1, 67663 Kaiserslautern, Abteilung Strömungs- und Materialsimulation, vertreten durch Dr. Jochen Zausch
Die Kernkompetenz des Fraunhofer ITWM ist die Anwendung mathematischer Methoden (Simulation, Analyse, Optimierung, etc.) auf ein sehr breites Spektrum industriell relevanter Fragestellungen. In diesem Teilvorhaben ist das Ziel des ITWM die Entwicklung und Anwendung von physikalisch basierten Simulationstechniken zur detaillierten Bewertung der Befüll- und Wettingzeit bei der Elektrolytbefüllung von Batteriezellen, um eine simulationsgestützte Fertigungsoptimierung bei der Befüllung zu ermöglichen. Dazu werden am ITWM physikalische Multiskalenmodelle und numerische Methoden entwickelt, die prädiktive Computersimulationen des Befüllungsvorgangs erlauben und für die spezifischen im Projekt Cell-Fill betrachteten Batteriezellen zur Anwendung gebracht.In Kombination mit elektrochemischen Methoden zur Simulation des Zellverhaltens wird dann der Zusammenhang zwischen Benetzung und Zelleigenschaften untersucht.
Steinbachstr. 15, 52074 Aachen, vertreten durch Dr. Alexander Olowinsky
Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) ist als größtes europäisches Forschungsinstitut auf dem Gebiet der industriellen Lasertechnik in den Feldern Laserentwicklung und Laseranwendungen tätig. Mit rund 420 Mitarbeitern und 11.000 m² Nutzfläche zählt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT zu den bedeutendsten Auftragsforschungs- und Entwicklungsinstituten im Bereich Laserentwicklung und Laseranwendungen. Die Kernkompetenzen umfassen die Entwicklung neuer Laserstrahlquellen und -komponenten, die Lasermess- und Prüftechnik sowie die Laserfertigungstechnik. Hierzu zählt beispielsweise das Schneiden, Abtragen, Bohren, Schweißen und Löten sowie das Oberflächenvergüten, die Mikrofertigung und das Rapid Manufacturing. Im Projekt Holib entwickelt das Fraunhofer ILT eine schnelle laserbasierte Verbindungstechnik für die Kontaktierung von Elektrodenfolien in der Zelle und die Anbindung dieser Folien an einen Ableiter. Hierbei kann auf eine langjährige Expertise aus der Aufbau- und Verbindungstechnik, wie sie insbesondere die Gruppe Mikrofügen in den letzten 20 Jahren mit Projekten der Feinwerktechnik und Elektronik aufgebaut hat, zurückgegriffen werden. Darüber hinaus werden Erfahrungen aus dem Bereich Festkörperbatterien, Kontaktierung von Batteriezellen mittels Laser-strahlschweißen und Laserstrahlfügen thermisch empfindlicher Substrate für die Aufgabenstellung verwendet. Die umfangreiche Ausstattung mit Laserstrahlquellen unterschiedlicher Wellenlängen und Leistungsklassen sowie eine entsprechende Handhabungstechnik mit Strahlführung und Bauteilhandling stehen für das Vorhaben zur Verfügung.
Neunerplatz 2, 97080 Würzburg, FuE-Zentrum Elektromobilität Bayern FZEB, vertreten durch Dr. Henning Lorrmann
Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg entwickelt im Auftrag der Industrie Werkstoffe und Verfahren für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen und Branchen und leistet mit seinen ressourcenschonenden Werkstofflösungen essentielle Beiträge für Energieversorgung, Klimaschutz, saubere Umwelt, Biomedizin und adaptive Systeme. Materialschwerpunkte sind Glas, Hybridpolymere, Smart Materials sowie Werkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Für zukunftsweisende Batteriematerialien und Konzepte für effiziente stationäre und mobile Energiespeicher steht das Forschungs- und Entwicklungszentrum für Elektromobilität Bayern FZEB, das im Fraunhofer ISC beheimatet ist. In Zusammenarbeit mit Industrie- und Forschungspartnern werden Elektrodenmaterialien, Elektrolyte und andere Zellkomponenten sowie Verfahren zu deren Herstellung und Verarbeitung bis in den Technikumsmaßstab entwickelt. Arbeitsschwerpunkte sind die Optimierung etablierter Batteriesysteme, Material- und Verfahrenskonzepte für Festkörperbatterien, Alterungsuntesuchungen und die Entwicklung von neuen Verfahren und Sensorik für die nichtinvasive Zellüberwachung. Für das Vorhaben Cell-FiII schafft das Fraunhofer ISC die analytischen Grundlagen und entwickelt die Messtechnik für die Analyse des Befüllvorgangs mittels Ultraschall.
Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig, vertreten durch Sabrina Zellmer
Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig ist ein innovativer Partner für Forschung und Entwicklung in der Oberflächentechnik mit Kompetenzen in den zugehörigen Produkt- und Produktionssystemen. Die Schicht- und Oberflächentechnik ist ein Schlüssel zu neuartigen Produkten und Systemen: Durch Modifizierung, Strukturierung und Beschichtung der Oberfläche können unterschiedlichste Funktionen und Funktionalitäten realisiert werden. Reibungsminderung, Verschleiß- und Korrosionsschutz, Sensorik oder optische Eigenschaften sind nur einige Beispiele. Bei der Entwicklung und Produktion von Energiespeichern liegt der Schwerpunkt des Fraunhofer IST zum einen auf der Energiespeicherentwicklung und Verfahrenstechnik – insbesondere für Festkörperbatterien (All Solid State Batteries). Zum anderen fokussiert die Forschung auf die Gestaltung der zugehörigen Fabriksysteme sowie auf dem begleitenden ganzheitlichen Life Cycle Management. Die Aktivitäten decken somit den kompletten Lebenszyklus von Batteriesystemen – vom Rohstoff bis zum Batterierecycling – ab und konzentrieren sich gleichermaßen auf technische, ökonomische und ökologische Fragestellungen. Im Projekt E-Qual der zweiten Prozell Förderphase widmet sich das IST der Prozesskettenmodellierung und -simulation zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der Batteriezellproduktion.