Fraunhofer ISE opent nieuw onderzoekscentrum voor batterijen

Ontwikkeling van nieuwe batterijtechnologieën in het laboratorium voor solid-state batterijen. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter

Werken aan een glovebox in het laboratorium voor vaste-stofbatterijen. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter / Werken bij een van de gloveboxes in het laboratorium voor vaste-stofbatterijen. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

Met een hybride opslag en een PV-installatie voor de ontwikkeling van nieuwe bedrijfsstrategieën fungeert het gebouw zelf als een »Living-Lab«. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Met zijn PV-hybride opslagsysteem dient het gebouw zelf als een living lab voor de ontwikkeling van nieuwe operationele strategieën. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

Test van nieuwe elektroden. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Testing of new types of electrodes. © Fraunhofer ISE / photo: Michael Spiegelhalter

In het laboratorium voor batterijtests kunnen ook destructieve tests worden uitgevoerd. Burgemeester Martin Horn (rechts) bekijkt samen met instituutsdirecteur Hans-Martin Henning (links) de abuse-pers. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Meer dan honderd gasten namen deel aan de opening van het nieuwe »Centrum voor elektrische energieopslag«. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Ministerialdirektor Michael Kleiner vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg hielt ein Grußwort bei der Eröffnung. © Fraunhofer ISE / Foto: Simon Leisner / Ministerialdirektor Michael Kleiner vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg hielt ein Grußwort bei der Eröffnung. © Fraunhofer ISE / Foto: Simon Leisner

Accu's vormen een kernonderdeel van een succesvolle energietransitie – of het nu gaat om de elektrificatie van het vervoer, het stabiliseren van het elektriciteitsnet of het compenseren van fluctuerende groene stroom. Het Fraunhofer-Instituut voor Solare Energiesystemen ISE doet al jaren onderzoek langs de gehele waardeketen van batterijen. Met zijn nieuwe »Centrum voor elektrische energieopslag«, dat vandaag wordt ingewijd, beschikt het nu over state-of-the-art laboratoria voor internationale topwetenschap. Centraal in het huidige onderzoek staat de verbetering van duurzaamheid, veiligheid en prestaties van batterijopslag.

In het nieuwe competentiecentrum in het industriegebied Haid in Freiburg zal het Fraunhofer ISE op meer dan 3.700 vierkante meter laboratoriumruimte onderzoek doen naar innovatieve batterijmaterialen en -cellen, geoptimaliseerde oplossingen voor batterij systemen ontwikkelen, hun integratie in diverse toepassingen bevorderen en uitgebreide kwaliteitscontroles op batterijen uitvoeren. Met zijn centrum biedt het Fraunhofer ISE ontwikkelings- en testdiensten uit één hand voor een breed klantenbestand, variërend van materiaal- en batterijproducenten tot machinebouwers, integratoren en exploitanten voor gebruik in de elektromobiliteit of als stationaire opslag. Ook bij recycling en vragen over de mogelijkheden voor hergebruik van afgedankte batterijen (2nd Life) werkt het instituut samen met industriële partners.

Het centrum werd gefinancierd door het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) en het Ministerie voor Economie, Arbeid en Toerisme van Baden-Württemberg, die elk negen miljoen euro bijdroegen. »We zijn dankbaar voor deze financiering, waarmee we een onderzoeksinfrastructuur met hoogmoderne karakteriseringsinstrumenten, industriegerelateerde procestechnologieën en unieke ruimtes konden opbouwen. Dit stelt ons in staat om praktijkgericht nieuwe materialen, technologieën, productieprocessen en toepassingen te ontwikkelen, samen met onze industriële klanten of in nauwe samenwerking met het Fraunhofer-onderzoeksfabriek voor batterijcellen«, legt instituutsleider Prof. Hans-Martin Henning uit.

Het gebouw zelf dient ook als »Living-Lab« voor onderzoek: in het project »Haid-Power«, dat werd gefinancierd door Baden-Württemberg met drie miljoen euro, kreeg het centrum een modulaire hybride batterijopslag met een capaciteit van 836 kWh, die samen met een 850 kilowatt fotovoltaïsche installatie op het platte dak de energievoorziening van het gebouw ondersteunt. Onder realistische bedrijfsomstandigheden kunnen zo batterijgestuurde oplossingen voor commercieel en industrieel gebruik en nieuwe bedrijfsstrategieën, zoals een intelligent lastbeheer, worden getest. Zo wordt in het kader van het door het BMBF gefinancierde project »ecoLEPuS« een snellaadstation met buffervoorziening geïnstalleerd om batterijen in 2nd Life te testen voor gebruik in hoogvermogen toepassingen.

Focus van het onderzoek: duurzaamheid, veiligheid, prestaties

In het kader van de energietransitie zullen in Duitsland tot 2045, afhankelijk van het scenario, tussen de 300 en 800 gigawattuur stationaire batterijopslag worden geïnstalleerd. Daarom richt het Fraunhofer ISE zijn onderzoek op de duurzaamheid van batterijen, beginnend bij alternatieve materialen voor lithium, via de ontwikkeling van duurzame productieprocessen, tot hergebruik in 2nd Life en recycling aan het einde van de levensduur. In het huidige project »PRONTO« werken de onderzoekers bijvoorbeeld aan een natrium-ionenbatterijtechnologie die afziet van kritieke grondstoffen en in Baden-Württemberg kan worden vervaardigd.

Met de snelle ontwikkeling van de batterijmarkt, zowel voor mobiele als stationaire toepassingen, neemt ook de behoefte aan onderzoek en testen van batterijcellen en -systemen verder toe. Door kosten te verlagen en prestaties te verbeteren, kan bovendien een groeiend aantal toepassingsmogelijkheden voor elektrische energieopslag worden ontsloten. Ook hier werken onderzoekers aan het hele proces, van materialen tot bedrijfsvoering, om de energiedichtheid en prestaties, het aantal cycli of het laadgedrag te verbeteren.

»In ons nieuwe centrum kunnen we karakterisering uitvoeren op alle niveaus, van de microstructuur tot het totale systeem, en zo gebreken en veiligheidsrisico's vroegtijdig identificeren. Een actueel veiligheidsgerelateerd onderzoeksthema is de propagatie, waarbij een batterijcel na de andere in een kettingreactie thermisch ontploft, waarbij grote hoeveelheden energie vrijkomen«, legt afdelingshoofd Dr. Daniel Biro uit. Hiervoor staat het testteam nu een uniek laboratorium met uitgebreide veiligheidsvoorzieningen ter beschikking, waarin zowel destructieve tests als explosies van proefstukken in speciale bunkerruimtes mogelijk zijn.