Na.Ion.NRW

Entwicklung einer nachhaltigen Natrium-Ionen Batterie »Made in NRW«

Kurzbeschreibung

Vor dem Hintergrund der aktuellen Energiekrise und der starken Rohstoffabhängigkeit sowie -verknappung für etablierte Batterietechnologien wird dringend eine ökologisch und ökonomisch nachhaltige Technologie zur elektrochemischen Energiespeicherung für den technologisch souveränen Standort Deutschland benötigt. Das vorliegende Forschungskonsortium erarbeitet ein nachhaltiges elektrochemisches Speicherkonzept auf Basis der Natrium-Ionentechnologie unter Verwendung lokal verfügbarer, kostengünstiger und umweltfreundlicher Rohmaterialien zur anschließenden Verwertung in stationären Energiespeicherkonzepten.

Das Projektziel liegt in der Herstellung von großformatigen Natrium-Ionen Batteriezellen (NIB) im Pilotmaßstab. Des Weiteren sollen Demonstratormodule basierend auf kommerziellen sowie selbstentwickelten NIBs konstruiert werden. Zur Zellentwicklung sind begleitende Arbeiten im Labormaßstab notwendig, um das finale Zusammenspiel der Batteriekomponenten zu optimieren. Parallel erfolgt die Entwicklung und Implementierung eines Batteriemanagementsystems. Zudem werden im Rahmen des Forschungsvorhabens die »Drop-In«-Fähigkeit mit etablierter Anlagentechnik zur Zellherstellung für Batteriezellen geprüft sowie eine Ökobilanz von NIB erstellt. Die angestrebte Zellchemie soll ohne kritische Batterierohstoffe wie Lithium oder Kobalt auskommen. Die Etablierung einer lokalen Natrium-Ionen-Ökonomie innerhalb von NRW unter Einbeziehung der Industrie legt einen wichtigen Grundstein für eine energie- und rohstoffpolitisch resilientere Zukunft.

Arbeitsplan

Der Arbeitsplan ist in sechs Arbeitspakete unterteilt:

1.    Vorentwicklung im Labormaßstab (MEET, PEM)

2.    Zellfertigung ( Fraunhofer FFB)

3.    Batteriemanagement (PEM Motion)

4.   Batteriemodul (Hoppecke Batterien)

5.   Ökobilanzierung, Markt- und Patentanalyse (IfbM, Universität Münster, Hoppecke Batterien)

6.   Projektmanagement (Fraunhofer FFB)

Ergebnisverwertung

Das geplante Vorhaben Na.Ion.NRW liefert wichtige Erkenntnisse über die Übertragbarkeit etablierter Fertigungsprozesse und Anlagentechnik zur Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriezellen auf die Natrium-Ionen-Technologie. Dies ist wiederum von hoher Relevanz für die vorhandene oder sich im Aufbau befindliche Batterieindustrie in ganz Deutschland. Ein möglicher späterer Umstieg auf eine technologisch souveräne Batteriewirtschaft basierend auf Na-Ionen Technologie wird hierdurch erleichtert. Durch die Verwertung der Ergebnisse des Projekts können sich industrielle Akteure, mit Hilfe der Erfahrung der Fraunhofer FFB, mit den jeweiligen Problemstellungen und Voraussetzungen der neuen Technologie befassen, um für sich einen leichteren Einstieg zu planen. Eine weitere Aufgabe des Projekts liegt im Aufbau von Technologiewissen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – vom Material hin zum Batteriemodul –, um ein tiefgreifendes Verständnis der Technologie zu erlangen. Hierdurch wird eine Befähigung zur Produktion von Natrium-Ionen-basierten Batteriezellen gezielt gefördert.