Benchmarking und Evaluation der Leistungsfähigkeit und Kosten von Hochenergie- und Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Post-Lithium-Ionen Technologien

Im Rahmen des Projektes BenchBatt (Benchmarking und Evaluation der Leistungsfähigkeit und Kosten von Hochenergie- und Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Post-Lithium-Ionen-Technologien) soll evaluiert werden, welche Hochenergiebatterietechnologie sich mittelfristig aufgrund ihrer Energiedichte, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit durchsetzen wird. Bei der vergleichenden Betrachtung von heutigen (Stand der Technik) und energieoptimierten Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und Post-Lithium-Ionen-Batteriesystemen (PLIB), wie dem Lithium-Luft-System (Li/Luft), dem Lithium-Schwefel-System (Li/S), Natrium-basierten Batterien (Na-Ionen- sowie Na/Luft-Batterien) oder reinen Feststoffbatterien, sollen auch die Ressourcenverfügbarkeit und Kosten dieser Technologien betrachtet werden.

Die Westfälische Wilhelms-Universität Münster (WWU) beteiligt sich mit dem MEET Batterieforschungszentrum und dem Institut für betriebswirtschaftliches Management (IfbM) am Verbundprojekt BenchBatt. Das MEET übernimmt die Projektkoordination und erarbeitet gemeinsam mit den Verbundpartnern ein Berechnungstool zur Energiedichtekalkulation von LIB und PLIB. Des Weiteren werden eine große Bandbreite an Aktivmaterialien im Hinblick auf Energiedichte, Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit evaluiert. Dies schließt Anoden- und Kathodenmaterialien nach dem heutigen Stand der Technik, sowie Hochenergie- und Hochvoltmaterialien der nächsten Materialgeneration (Si/C-Anoden, Li-reiche Kathoden) ein. Auch eine Validierung von Lithium-Metall-Zellen soll experimentell erfolgen.

Das IfbM führt eine Analyse der Kosten von LIB und PLIB auf Material-, Zell- und Systemebene sowie der Verfügbarkeit der benötigten Ressourcen durch (etwa Li-Ionen vs. Na-Ionen). Auch hier soll abschließend ein Berechnungstool zur Kostenkalkulation erstellt werden und ein abschließender Kostenvergleich zwischen LIB- und PLIB-Systemen erfolgen.

Die von der WWU erarbeiteten Ergebnisse dienen dem abschließenden Vergleich zwischen LIB- und PLIB-Technologien. Die zu erstellenden Berechnungsinstrumente sollen eine realistische Einschätzung der resultierenden Energieinhalte und der zu erwartenden Kosten von Hochenergiebatterien der nächsten Generation ermöglichen. Die experimentellen Arbeiten sollen zum einen die errechneten Energieinhalte validieren, insbesondere bezogen auf eine energieoptimierte Lithium-Ionen-Batterie, und zum anderen die Praxistauglichkeit neuer Materialkombinationen erproben.

Die WWU unterstützt das Verbundprojekt mit ihren kalkulatorischen und experimentellen Arbeiten somit maßgeblich bei der Beantwortung der Frage, welche Batterietechnologie das größte Potenzial hat, um sich mittelfristig durchzusetzen.