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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