Forschung // Energiespeicher – Batterien

01.10.2019 – 30.09.2020

Das Explorative Projekt DiMa wurde in vier Teilprojekten durchgeführt, deren Anwendungsschwerpunkt sich jeweils an einem Impulsprojekt orientierte. Dabei wurde die Methodenkompetenz von Machine Learning (ML) – Experten mit der Expertise in den weiteren Forschungsbereichen von SmartPro zusammengeführt. So konnten in interdisziplinären Ansätzen neue Forschungsinhalte zur passgenauen Weiterentwicklung von ML-Methoden für SmartPro generiert werden. Die Teilprojekte waren jeweils einem Impulsprojekt zugeordnet und dienten als Ausgangpunkt für die Entwicklung des querschnittlich angelegten Impulsprojekts BEYOND mit dem Schwerpunkt Machine Learning.

DigitEL (zugeordnet dem Impulsprojekt LiMaProMet) beschäftigte sich mit der Nutzung von Machine Learning bei der Analyse von Mikrostrukturen von Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Akkumulatoren bezüglich der Vorhersage von Leistungsparametern. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf der Prognose der Stromratenfähigkeit.

• Projektleitung

Prof. Dr. Ricardo Büttner, Wirtschaftsinformatik

• Projektpartner

Prof. Dr.-Ing. Volker Knoblauch, Institut für Materialforschung Aalen

01.05.2023 – 31.07.2025

Recycling und Kreislaufwirtschaft der Materialien in den drei in SmartPro erforschten Anwendungsfeldern (Energiewandler, Energiespeicher und Leichtbau) sind für ein nachhaltiges Ressourcenmanagement unerlässlich. Im Fokus stehen Magnet- und Batterie- sowie Leichtbaumaterialien. Durch die Einführung effizienter Recyclingprozesse und die Anwendung der Prinzipien der Kreislaufwirtschaft können wertvolle Materialien und Rohstoffe zurückgewonnen werden. Dadurch werden die Notwendigkeit der Rohstoffgewinnung reduziert und die Umweltbelastung minimiert. Das Ziel des explorativen Projekts SmartCycle ist, neue Recyclingstrategien zu erforschen, Methoden weiterzuentwickeln und die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft in den drei SmartPro-Anwendungsfeldern anzuwenden. Dieses Projekt wird dazu beitragen, neue Akzente in der Recyclinglandschaft zu setzen und somit Ressourcen zu schonen, die Energieeffizienz zu steigern, und einen nachhaltigeren und umweltbewussteren Ansatz bei der Herstellung und Verwendung von Magneten, Batterien und Leichtbaukonstruktionen unterstützen.

Um diese Ziele zu erreichen, ist SmartCycle in fünf Teilprojekte gegliedert, die sich an den drei SmartPro-Anwendungsfeldern (Energiewandler, Energiespeicher und Leichtbau) sowie der Querschnittsmethode Machine Learning orientieren.

• Projektleitung

Prof. Dr. Iman Taha, Lehrstuhl für Nachhaltige Werkstoffe in der Kunststofftechnik

Ziel des Teilprojekts RecyBAT ist die Entwicklung effektiver Methoden zur Wiederverwertung von Produktionsabfällen in der Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien, die für die Schaffung einer nachhaltigen und ressourceneffizienten Batterieindustrie entscheidend sind. Die während des Herstellungsprozesses anfallenden Abfälle werden zunächst identifiziert, kategorisiert und hinsichtlich ihres Recyclingpotenzials bewertet. Anschließend werden Methoden zur Rückführung der Abfälle in den Produktionskreislauf evaluiert. Abschließend werden erfolgreiche Rückgewinnungskonzepte hinsichtlich des Upscalingpotenzials beschrieben und beurteilt.

• Teilprojektleitung

Prof. Dr. Volker Knoblauch, Institut für Materialforschung Aalen

Das Teilprojekt Recy200 befasst sich mit dem Recycling von Batterieelektroden, die durch Kompositgalvanoformung hergestellt wurden, bei der Dispersionsabscheidung und Foliengalvanoformung kombiniert werden. Herkömmliche Recyclingverfahren für Elektroden sind oft mit komplexen und energieintensiven Prozessen verbunden. In Recy200 wird jedoch ein hocheffizienter elektrochemischer Prozess für das Recycling eingesetzt. Dieser Prozess ermöglicht nicht nur das Recycling der Elektroden, sondern auch die Rückgewinnung der Aktivmaterialien, die in Hochleistungszellen eingesetzt werden. Der zugrundeliegende sogenannte 200%-Prozess wird in Bezug auf die Auflösung der Matrix, die Abscheidung und die Rückgewinnung der Aktivmaterialien bewertet.

• Teilprojektleitung

Prof. Dr. Timo Sörgel, Zentrum Elektrochemische Oberflächentechnik