Laut der Pressemitteilung des ZSW handelt es sich um die erste Anlage außerhalb von Industrieunternehmen, die bis zu 100 kg Batterie-Materialien pro Charge produzieren kann. Zur Einweihung waren unter anderem Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger und Ministerialdirektor Michael Kleiner vom baden-württembergischen Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus gekommen. Beide Ministerien hatten das Projekt mit zweistelligen Millionenbeträgen gefördert. Der Bau der Anlage hatte im Dezember 2022 begonnen, die Pläne gab das ZSW bereits 2021 bekannt. „Mit der Pilotanlage Powder-Up am ZSW in Ulm und der Forschungsfertigung Batteriezelle in Münster entsteht in Deutschland ein zusammenhängendes Forschungsökosystem für die Entwicklung innovativer Batterietechnologien ‚Made in Europe‘“, sagte Stark-Watzinger.
Batterien in der Forschung schnell testen und skalieren
Was eine Batterie leisten kann, hängt vor allem von den eingesetzten Materialien ab – und diese entwickeln sich ständig weiter. Je nach Technologie unterschieden sich die Zusammensetzung von Kathode, Anode und Elektrolyt. In der Pilotanlage des ZSW soll es um Kathoden-Materialien für Lithium-Ionen-Batterien gehen. Die Materialien werden im Fertigungsprozess in der Regel als Pulver eingebracht – das erklärt den Namen Powder-Up. „Mit der Pilotanlage Powder-Up können nun erstmalig außerhalb der Industrie solche Kathodenmaterialien in einer seriennahen Umgebung hergestellt werden“, erklärt Professor Markus Hölzle, Leiter des ZSW in Ulm. Die Entwicklungsplattform ist somit herstellerunabhängig. Das ZSW will sie auch Partnern aus Industrie und Wissenschaft zur Verfügung stellen. Die eingesetzten Maschinen seien industriell erprobt.
Ganz neue Batterie-Materialien testet ZSW zunächst in kleinen Prototypen. Doch sind die Ergebnisse gut, werden schnell deutlich größere Materialmengen für weitere Tests gebraucht. Bisher war das ZSW dafür auf große industrielle Hersteller angewiesen. Diese würden jedoch meistens nicht in Europa produzieren. Zudem seien die Unternehmen selten bereit, „ihre besten Produkte an Universitäten oder andere Forschungseinrichtungen abzugeben“, so das ZSW. Diese Lücke soll Powder-Up nun schließen. Mit der Chargengröße bis 100 kg Kathodenmaterial lassen sich Batterien in Originalgröße herstellen, wie sie später zum Beispiel in Fahrzeugen eingesetzt werden würden.
Darüber hinaus soll Powder-Up Erkenntnisse über die Produktionsschritte und die eingesetzten Maschinen liefern. Das soll deutschen Maschinenbau-Unternehmen weiterhelfen, von denen laut ZSW fast alle Maschinen und Anlagen stammen.
Die Powder-Up-Pilotanlage ist vier Stockwerke hoch und erstreckt sich über eine Nutzfläche von 2.400 m2. Darin stecken laut ZSW alle Produktionsstufen, die man für Kathodenmaterialien braucht. Namentlich sind das eine Fällungsanlage für Vorstufen, eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung sowie verschiedene Varianten der Nachbearbeitung. Auch neue chemische Labore sowie hochpräzise analytische Messgeräte seien integriert. Mit den neuen Anlagen sollen sich schnell unterschiedliche Produktmuster herstellen und diese ebenso schnell testen lassen. Digitalisierter Prozessschritte mitsamt der zugehörigen Produktanalytik sollen die Entwicklungszyklen weiter verkürzen. So will das ZSW schnell den Ressourceneinsatz senken und zugleich die Produktausbeute und die Performance der Batterien steigern.
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