Ob als Starterbatterie im PKW, als Notstromversorgung oder als Speicher für erneuerbare Energiequellen: Blei-Säure-Batterien gehören zu den ältesten und verbreitetsten Batteriesystemen in Deutschland – jährlich werden über 200 000 Tonnen in Verkehr gebracht und das Recycling ist vorbildlich organisiert, ausgediente Bleibatterien werden wiederverwertet, Hersteller und Verarbeiter sind in Deutschland etabliert. Im Zuge der Energiewende entstehen jedoch neue Anforderungsprofile an elektrochemische Energiespeicher. Elektrofahrzeuge und stationäre Speicher für zum Beispiel Photovoltaik-Anlagen verlangen nach hoher Lebensdauer und verbesserter Leistungsdichte. Die Batterie-Experten des Würzburger Fraunhofer FuE-Zentrum Elektromobilität FZEB am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC arbeiten im Verbundprojekt AddESun gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung an der Weiterentwicklung des etablierten Systems. Blei-Säure-Batterien sollen so ihre gute Wettbewerbsposition auch für die Zukunft sichern können.

Das im September 2017 gestartete Verbundprojekt AddESun will die Blei-Säure-Batterie von morgen auf den Weg bringen. Ziel ist es, die Batterien energieeffizienter herzustellen, das Ladeverhalten zu verbessern sowie eine höhere Lebensdauer und Energiedichte zu erwirken. Das Fraunhofer ISC übernimmt hierbei die zentrale Aufgabe, die Zusammensetzung neuer funktionalisierter Additive und ihre Wirkung auf die Batterieeigenschaften zu erforschen.

Die Arbeitsschwerpunkte beinhalten elektrochemische Untersuchungen und modellgestützte Analysen, um ein Verständnis für die Wirkmechanismen von Additiven in den Blei-Säure-Batterien zu generieren. Mit diesem Wissen sollen im Verbund gezielt neue Materialien synthetisiert und modifiziert werden. Durch die systematische Herangehensweise kann – so die Prognose – zum Beispiel die Lebensdauer und die Energiedichte um jeweils bis zu 30 Prozent vergrößert werden. In einem Batteriedemonstrator mit einem Energieinhalt von 30 kWh – das entspricht etwa 200 km Reichweite bei einem Elektroauto – sollen die Verbesserungen evaluiert und nachgewiesen werden.

»Unsere Aufgabe innerhalb des Projekts AddESun ist es, den Zusammenhang zwischen der chemischen und physikalischen Struktur der Additive und ihrer Wirkung in der Batterie aufzuklären« kommentiert Jochen Settelein, Projektleiter für AddESun am Fraunhofer ISC: »Besonders interessieren uns dabei die Auswirkungen auf die mechanische Stabilität, die elektrische Leitfähigkeit und Porosität der Aktivmassen«. Für die Batterietests entwickelt das Würzburger Forschungsinstitut eine spezifisch auf das Blei-Säure-System zugeschnittene Testzelle. Diese ermöglicht eine artefaktarme Übertragung standardisierter Tests auf den Labormaßstab und schlägt damit die Brücke zwischen Anwendung und Forschung. AddESun forscht für eine Schlüsseltechnologie, von der eine im Mittelstand verankerte Branche profitiert. Die Produktionskette ist von der Batterieherstellung bis zum flächendeckenden Recycling vollständig in Deutschland verankert. Hierdurch können die Projektergebnisse umgehend mit bereits bestehenden Anlagen umgesetzt werden, was eine Stärkung des gesamten industriellen Sektors sowie eine nachhaltige Positionierung im internationalen Vergleich zur Folge hat.

Das Projekt AddESun hat ein Projektvolumen von 3,41 Mio Euro für drei Jahre und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einem Anteil von 60 Prozent gefördert. Ziel ist es, durch validierte Untersuchungen und Modellrechnungen die Wirkung von Additiven besser zu verstehen und so ein effektives Materialdesign zu ermöglichen. Auf Grundlage der Forschungsergebnisse sollen Industriepartner zukünftig gezielt neue und innovative Materialien für leistungsfähigere Blei-Batterien herstellen können. Neben dem Fraunhofer ISC gehören Exide Technologies Operations GmbH & Co. KG (Batteriehersteller), Evonik Resource Efficiency GmbH, Penox GmbH, SGL Carbon GmbH sowie das Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe ISEA der RWTH Aachen (Simulation) zu den Verbundpartnern.

Das Projekt »AddESun – Innovative Materialien für stationäre Blei-Säure-Batterien« wird von EXIDE Technologies Operations GmbH & Co. KG koordiniert. Das Projektvolumen beträgt 3,41 Mio Euro – bei einem Förderanteil des Bundes von 60 Prozent – für drei Jahre.
Förderkennzeichen: 13XP5043F

Verbundpartner:

EXIDE Technologies Operations GmbH & Co. KG | Büdingen
Evonik Resource Efficiency GmbH | Hanau
PENOX GmbH | Ohrdruf
SGL Carbon GmbH | Meitingen
RWTH | Aachen

Mehr Informationen erhalten Sie auf der Webseite des Fraunhofer FuE Zentrums Elektromobiltät Bayern FZEB.