Nachwuchsförderung

BattFutur – Nachwuchsgruppen Batterieforschung

Gegenstand der Förderung sind Einzelvorhaben an Hochschulen (Universitäten oder Fachhochschulen) und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, die relevante Fragestellungen der Batterietechnologien adressieren und zur weiteren Qualifizierung sowie Förderung der wissenschaftlichen Selbständigkeit der Nachwuchsforscher geeignet sind. Auch können notwendige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Vorfeld der Ausgründung von „Start-up“-Unternehmen gefördert werden. Forschungsgegenstand aller angestrebten Vorhaben sind material- und prozessbasierte Frage­stellungen, die wiederaufladbare, elektrochemische Energiespeicher (Sekundärbatterien) mit den Anwendungsschwerpunkten Elektromobilität, stationäre Systeme und weitere industrierelevante Anwendungen betreffen.

Ziel der Bekanntmachung ist es, die Entwicklung entlang der Wertschöpfungskette für Sekundärbatterien mit Blick auf die zirkulare Wirtschaft voranzutreiben. Übergeordnet werden Ressourceneffizienz und -schonung, Werterhaltung und eine verlängerte Nutzungsphase der Sekundärbatterien sowie die Verbesserung grundlegender Eigenschaften (Schnellladefähigkeit, Alterung und Sicherheit) angestrebt.

Projektideen können unter Berücksichtigung der Ressourcen- und Energieeffizienz beispielsweise zu folgenden Forschungsschwerpunkten im Bereich der Batterietechnologie eingereicht werden:

• Material- und Zellkomponentendesign (z. B. materialeffizienter Einsatz und Substitution der Rohstoffe, recyclinggerechte Konstruktion der Materialien und Zellkomponenten, Labelling für eine Recyclingstrategie),
• Materialsynthese oder -entwicklung von Kathoden- und Anodenmaterialien, Elektrolyten und Additiven sowie Separatoren inklusive Betrachtung des Skalierungspotenzials,
• Materialsimulation bzw. -modellierung als Ergänzung zu experimentellen Untersuchungen,
• mikrostrukturelle und physikalisch-chemische Charakterisierung (z. B. Grenzflächenphänomene, Reaktions- und Transportmechanismen, Einlagerungsmechanismen, Dendritenbildung etc.) inklusive Methodenentwicklung und molekularer Simulationstechniken,
• Zelldesign, z. B. Design und Konstruktion demontage- und recyclingfreundlicher Batteriezellen und -module, innovative Konzepte, die vom üblichen Zelldesign abweichen,
• Monitoringsysteme und Überwachungskonzepte (Hard- und Software) zur Beurteilung der Qualität, des Ladezustands, des Funktions- und des Alterungszustands der Zellen sowie Lebenszyklusbetrachtungen zur Entscheidung Re-Use oder Recycling,
• Prozesssimulation und -entwicklung einschließlich deren Kalibrierung entlang der Prozesskette, beispielsweise ­unter Einsatz künstlicher Intelligenz für die Modellentwicklung und Parameteridentifizierung sowie Kopplung und Automatisierung einzelner Prozessschritte,
• leistungs‐ und qualitätsoptimierte sowie ressourcenschonende Elektroden- und Zellproduktion mit integrierter Überwachung, Regelung und Optimierung von Anlagen und Prozessen,
• Zellfertigung und -konditionierung inklusive der Ermittlung qualitätsrelevanter Parameter bis hin zum Formier- und Reifungsprozess,
• automatisierte Modulfertigung und Industrie 4.0 inklusive der Entwicklung digitaler Werkzeuge zur Planung ressourceneffizienter Batterieproduktionssysteme,
• Entwicklung innovativer Recyclingverfahren.

Diese Forschungsschwerpunkte sind bedarfsorientiert zu bearbeiten. Es können auch andere Aspekte Forschungsgegenstand sein, sofern eine Industrierelevanz nachgewiesen wird.

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BMBF-Nachwuchswettbewerb NanoMatFutur

Gegenstand der Förderung sind Einzelvorhaben an Hochschulen (Universitäten und Fachhochschulen) und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, die relevante Fragestellungen der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik adressieren und zur weiteren Qualifizierung sowie Förderung der wissenschaftlichen Selbständigkeit der Nachwuchs­forscher geeignet sind. Vorrangig werden solche Forschungsthemen bearbeitet, die eine Zusammenarbeit über die Grenzen der klassischen naturwissenschaftlichen Disziplinen hinweg zwingend erforderlich machen. Die Ingenieurwissenschaften sind dabei explizit einbezogen. Ebenso können notwendige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Vorfeld der Ausgründung von „Start-up“-Unternehmen gefördert werden.

Die Forschungsthemen adressieren insbesondere eines der Anwendungsfelder des BMBF-Rahmenprogramms „Vom Material zur Innovation“ (https://www.werkstofftechnologien.de/programm): Werkstoffe für die Energietechnik, nachhaltiger Umgang mit Rohstoffen und Materialien, Werkstoffe für Mobilität und Transport, Materialien für Gesundheit und Lebensqualität und Werkstoffe für zukünftige Bausysteme

Erwartet wird eine nachhaltige Nutzung der wissenschaftlichen, technologischen und wirtschaftlich anwendbaren Ergebnisse. Neben Publikation und Patentierung von Projektergebnissen umfasst dies auch geeignete Maßnahmen zum Technologietransfer und bzw. oder die Ausgründung eines „Start-up“-Unternehmens durch den Nachwuchswissenschaftler bzw. Mitglieder der Nachwuchsgruppe. Zur Sicherstellung einer späteren wirtschaftlichen Nutzung der FuE-Ergebnisse sind frühzeitige Allianzen mit Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft mit Sitz oder Niederlassung in Deutschland oder dem Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) und der Schweiz explizit gewünscht. Das Industrieinteresse am Forschungsvorhaben muss durch eine Patenschaft oder einen (projektbezogenen) industriellen Beirat durch das bzw. die Unternehmen zum Ausdruck gebracht werden. Diese Einbeziehung von Unternehmen in beratender Funktion dient der Stärkung des Anwendungsbezugs. Eine intensivere Unterstützung der Firmen an den Fördervorhaben durch finanzielle Leistungen, Sachbeiträge, Bereitstellen von Analysemöglichkeiten etc. wird bei der Auswahl geeigneter Vorschläge positiv bewertet.

Nicht gefördert werden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die keine innovativen und interdisziplinären Ansätze erkennen lassen, reine Machbarkeits- oder literaturbasierte Studien sowie Ansätze, die nicht über den Stand der Technik hinausgehen. Ausgeschlossen sind weiterhin Vorschläge, die sich der reinen Grundlagenforschung widmen.

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