Förderbekanntmachungen

ERA-NET „M-era.Net II“ „Materialwissenschaft und Werkstofftechnologien“ – Themenschwerpunkt: Batteriematerialien

Gegenstand der Förderung sind FuE-Aufwendungen im Rahmen industriegeführter vorwettbewerblicher Verbund­vorhaben, die einen der folgenden Themenschwerpunkte des M-era.Net III Calls 2021 adressieren:

Topic 1: Modelling for materials engineering, processing, properties and durability
Topic 2: Innovative surfaces, coatings and interfaces
Topic 4: Functional materials
Topic 6: Materials for additive manufacturing

In diesen Themenschwerpunkten sind verschiedene Aspekte zur Forschung an „Batteriematerialien“ transversal eingebettet und werden explizit benannt.

Verbundvorhaben mit deutscher Beteiligung zu den genannten Themenfeldern sind ausschließlich im Hinblick auf den Schwerpunkt „Batteriematerialien“ förderfähig. In Abgrenzung zu anderen Fördermaßnahmen des BMBF werden keine Vorhaben zu Redox-Flow-Batterien, Superkondensatoren sowie Brennstoffzellen gefördert. Zudem muss das Konsortium mindestens drei Partner aus zwei am M-era.Net III beteiligten Ländern oder Regionen einschließen; davon mindestens ein europäisches Land oder eine europäische Region.

Die Projektvorschläge sollen Verbesserungen (deutliche, quantifizierbare Verbesserungen von Eigenschaften wie Energie- und Leistungsdichte, Schnellladefähigkeit, Lebensdauer, Sicherheit, Alterung und Kosten) bestehender Batteriesysteme oder auch Entwicklungen zu neuartigen Batteriesystemen adressieren. Hierbei steht nicht nur die reine Materialforschung, sondern auch die Demonstration der daraus resultierenden optimierten ­Materialeigenschaften in Halb- und Vollzellen im Fokus. Darüber hinaus sollen die Projektvorschläge auf die Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens zur Entwicklung der Batteriematerialien sowie der Analyse- und Produktionsverfahren fokussieren. Ein weiterer Schwerpunkt des Förderaufrufs ist die Entwicklung der additiven Fertigung von Batteriekomponenten.

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Batteriematerialien für zukünftige elektromobile, stationäre und weitere industrierelevante Anwendungen (Batterie 2020 Transfer)

Im Fokus der Bekanntmachung stehen:

• Forschung und Entwicklung im Rahmen risikoreicher, industriegeführter, vorwettbewerblicher Verbundprojekte,
• Verbundvorhaben, die der Umsetzung eines Machbarkeitsnachweises oder der Entwicklung eines Demonstrators dienen, um aus dem Labor einen entscheidenden Schritt weiter in Richtung Marktanwendung zu kommen,
• industriegeführte Transferprojekte aus den Batterie-Kompetenzclusteraktivitäten,
• Forschungsverbünde zwischen Hochschulen und/oder außeruniversitären Forschungseinrichtungen mit enger Industrieeinbindung mit dem Ziel des Technologietransfers,
• Verbundvorhaben im Rahmen der verschiedenen Abkommen zur wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit mit internationalen Partnern.

Forschungsgegenstand aller angestrebten Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsprojekte sind material- und prozessbasierte Fragestellungen, die Sekundärbatterien mit bestimmten Anwendungsschwerpunkten betreffen. Folgende Sekundärbatterie-Typen werden berücksichtigt: Lithium-Ionen-Systeme mit mindestens einer Interkalationselektrode und alternative Batteriesysteme (Metall-Ionen-, Metall-Luft/Sauerstoff-, Metall-Schwefel- und andere zukunftsweisende Systeme).In Abgrenzung zu anderen Fördermaßnahmen des BMBF werden keine Vorhaben zu Redox-Flow-Batterien, Superkondensatoren sowie Brennstoffzellen gefördert.

Die Vorhaben können verschiedene Stufen der Wertschöpfungskette, von der Materialentwicklung bis zur Batteriezellproduktion, adressieren. Sie können auch Betrachtungen bis zur Modul- oder Systemebene beinhalten, sofern diese einen wesentlichen Erkenntniszuwachs im Kernbereich des Vorhabens liefern. Alle Material- und Prozessentwicklungen sollen im Systemzusammenhang erarbeitet werden.Vor diesem Hintergrund werden vorrangig Konzepte ausgewählt, die auf einem innovativen Batteriedesign basieren. Innovatives Design kann auf den verschiedenen Ebenen einer Batterie realisiert werden, etwa auf Material-, Zellkomponenten- oder Zellebene. Um den Rohstoffeinsatz in Zukunft noch effizienter zu gestalten, sollen dabei auch Ansätze zur Rohstoffeinsparung und Substitution berücksichtigt werden.

Darüber hinaus sollen auch bestehende Konzepte der genannten Ebenen hinsichtlich nachfolgender Recycling­verfahren oder dem Wiedereinsatz von Batterien überdacht werden. Die Batteriezellen aus Primär- als auch aus Sekundärrohstoffen sollen im Vergleich zum Stand der Technik zu deutlichen, quantifizierbaren Verbesserungen der Eigenschaften wie Energie- und Leistungsdichte, Schnellladefähigkeit, Lebensdauer, Sicherheit und Alterung führen. Zugleich soll eine kosteneffiziente Fertigung sichergestellt sein.

Ebenfalls werden innovative Konzepte betrachtet, die die Entwicklung von Prozessen und die notwendigen Produktionsmittel für Batterien adressieren. Hierbei werden Fertigungsprozesse und Produktionsmittel für die Wert­schöpfungskette Batterie betrachtet. Eine praktische Erprobung auf Pilotlinien, etwa an der im Aufbau befindlichen „Forschungsfertigung Batteriezelle“ in Münster, kann dabei Teil der Vorhaben sein.

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