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Festkörperbatterien versprechen mehr Sicherheit, höhere Energiedichte und neue Freiheitsgrade im Zelldesign. Doch der Weg von der Laborzelle zur industriellen Fertigung ist komplex. Doch Laserprozesse können zentrale Hürden überwinden und den Durchbruch ermöglichen.

In Münster wurde ein bedeutender Meilenstein in der Inbetriebnahme der ersten Forschungsfabrik »FFB PreFab« (1. Bauabschnitt) erreicht: Die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB hat ihre erste elektrisch funktionsfähige Lithium-Ionen-Batteriezelle produziert. Damit wurde erstmals eine durchgängige Prozesskette mit ausschließlich europäischer Anlagentechnik, von der Elektrodenfertigung bis zur geladenen Zelle, realisiert.

Die Gehäuse von Hochvoltspeichern in batterieelektrischen Autos müssen vielfältigen Anforderungen genügen. Sicherheitsrelevant sind eine hohe Stoßfestigkeit und die Fähigkeit, bei Crashs Energie aufzunehmen oder Schutz vor Kurzschlüssen zu gewähren. Dabei muss das Material hitzebeständig und flammhemmend sein. Eine effiziente Wärmeabfuhr ist ebenfalls essenziell.

Im Rahmen seines Antrittsbesuchs in Nordrhein-Westfalen besuchte der deutsche Bundeskanzler Friedrich Merz gemeinsam mit dem nordrhein-westfälischen Ministerpräsidenten Hendrik Wüst sowie der Ministerin für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen Ina Brandes die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB, wo sie Einblicke in eine Musterlinie für die komplette Batteriezellproduktion im kleineren Maßstab erhielten. Im Gespräch mit dem Kanzler betonten Fraunhofer-Vorstand Prof. Dr. Constantin Häfner sowie die Institutsleitung der Fraunhofer FFB die Bedeutung der Batterieforschung für die Wertschöpfung und technologische Souveränität Deutschlands.

Ein neuartiges Messverfahren ermöglicht ein optimiertes Batteriemanagement in E-Autos und hilft so, sie sicherer zu machen und ihre Lebensdauer zu verlängern. Die Impedanzspektroskopie aus dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM wertet detaillierte Messdaten zum Batteriezustand während des Betriebs in Echtzeit aus. Damit könnten Batterien auch für sicherheitskritische Anwendungen genutzt werden.

Das Fraunhofer FEP hat ein neues Rolle-zu-Rolle-Produktionsverfahren zur Herstellung von Metall-auf-Polymer-Stromkollektoren entwickelt. Diese Technologie ermöglicht die präzise Aufbringung von Kupfer- und Aluminiumschichten auf Polymerfolien zur Herstellung von Stromkollektoren mit vergleichbarer elektrischer Leitfähigkeit und Dicke zu herkömmlichen, auf Metallfolien basierenden Stromkollektoren. Diese Ergebnisse bieten der Industrie eine wertvolle Grundlage für die Optimierung von Lithium-Ionen-Batterien.

Um die Nachhaltigkeit der Elektromobilität zu fördern und Ressourcen effizienter zu nutzen, gewinnt das Upcycling von Lithium-Ionen-Batterien zunehmend an Bedeutung. Es werden Konzepte gesucht, um die Materialkreisläufe zu verlangsamen.

Die Anlaufphase einer Gigafactory zur Herstellung von Batteriezellen, -modulen und -packs für die Elektromobilität und andere Anwendungen ist entscheidend für ihren späteren Erfolg.

Seit Mitte 2018 läuft am Campus des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT eine 2-MW-Windkraftanlage im Forschungsbetrieb. Diese ist gleichstromseitig mit einer großen Redox-Flow-Forschungsbatterie mit einer Kapazität von 6 MWh verbunden. Im Sommer 2023 wurde zusätzlich eine 3.300 m² große Photovoltaikanlage mit 690 kWp Leistung gleichstromseitig in die Gesamtanlage integriert.

In Münster wurde heute ein bedeutender Meilenstein für die Erforschung und Produktion nachhaltiger und ressourcenschonender Batteriezellen erreicht: Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger, der nordrhein-westfälische Ministerpräsident Hendrik Wüst sowie der Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft Prof. Holger Hanselka haben gemeinsam den ersten Bauabschnitt der Fraunhofer-Forschungsfertigung Batteriezelle FFB, die sogenannte »FFB PreFab«, eröffnet. Auf rund 6.800 Quadratmetern Forschungsfläche startet die Fraunhofer FFB damit nun auch den Forschungsbetrieb am Originalstandort mit der Inbetriebnahme innovativer europäischer Maschinentechnologie.