Batteriezellen in elektrischen Energiespeichersystemen sind aktuell und auch in den nächsten Jahren die teuerste Komponente in einem Elektrofahrzeug. Die zentrale Herausforderung der Elektromobilität ist die Erhöhung der Energiedichte bei gleichzeitiger Kostensenkung. Neuartige Anoden- und Kathodenmaterialien sowie eine Optimierung der Produktion sind hierfür notwendig.   Im Rahmen des „Exzellenzzentrum für Batteriezellen an der Technischen Universität München“ wurden Kompetenzen in der Zellherstellung aufgebaut, so dass die komplette Prozesskette von vier Forschergruppen der TUM, dem Lehrstuhl für Technische Elektrochemie, der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz, dem Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften abgebildet wird.

Im Rahmen der Förderinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „Kompetenzcluster für Batteriematerialien (ExcellBattMat)“ liegt der Forschungsschwerpunkt am ExcellentBattery-Zentrum (EBZ) München auf der materialchemischen und elektrochemischen Charakterisierung und Analytik sowie der Modellierung von Anoden- und Kathodenmaterialien der nächsten Generation. Für die Kathode liegt der Fokus auf überlithiierten und cobaltarmen bzw. cobaltfreien NCM-Materialien (HE-NCM). Diese HE-NCM-Kathoden werden mit Silicium-Anoden kombiniert. 

Die Weiterentwicklung von elektrochemischen Methoden zur Charakterisierung und Analyse von Lithium-Ionen-Zellen mit Anoden- und Kathodenmaterialien der nächsten Generation bietet die Chance, die gewonnenen Erkenntnisse gemäß der BMBF-Innovationspipeline an das ProZell-Cluster zu übertragen und damit die Produktion von Lithium-Ionen-Zellen der nächsten Generation zu verbessern. Eine Übertragung der Erkenntnisse während der Projektlaufzeit in die Forschungsfertigung Batteriezelle ist möglich, sodass mittelfristig die Attraktivität einer Batteriezellfertigung in Deutschland erhöht wird. Es wird in jedem Fall damit gerechnet, dass neue Ergebnisse zu wesentlichen Erkenntnisfortschritten führen werden, insbesondere das bessere Verständnis der Materialalterung von Anoden mit hohen Siliciumanteilen (≈70%) in großformatigen Zellen kann dazu beitragen, siliciumreiche Anoden näher in Richtung Kommerzialisierung zu führen.

Dieses Forschungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (Förderkennzeichen 03XP0255) gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.