Fab4LiB

Erforschung von Maßnahmen zur Steigerung der Material- und Prozesseffizienz in der Lithium-Ionen-Batteriezellproduktion über die gesamte Wertschöpfungskette

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.01.2018 bis 31.12.2019
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 5.482.100,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: keine Angabe

 

Teilprojekt 1

Förderkennzeichen: 03XP0142A

TerraE Holding GmbH
60433 Frankfurt am Main
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Teilprojekt 2

Auswahl optimaler Materialien und Komponenten (Kathoden- und Anodenaktivmaterial, Binder, Separator, Elektrolyt) für Pouch- und Rundzellen der nächsten LIB-Generation

Förderkennzeichen: 03XP0142B

MEET - Münster Electrochemical Energy Technology
48149 Münster
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Teilprojekt 3

Prozesseffizienzsteigerung in den Bereichen Elektrodenherstellung, Zellassemblierung und Formation

Förderkennzeichen: 03XP0142C

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Fakultät für Maschinenwesen - Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components
52074 Aachen
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Teilprojekt 4

Förderkennzeichen: 03XP0142D

Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg - Labor für Batterietechnologie (eLaB), Geschäftsbereich Elektrochemische Energietechnologien - Fachgebiet Akkumulatoren Materialforschung (ECM)
89081 Ulm
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Teilprojekt 5

Material-Flow-Szenarios

Förderkennzeichen: 03XP0142E

Öko-Institut e. V. - Büro Darmstadt, Ressourcen & Mobilität
64295 Darmstadt
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Teilprojekt 6

Förderkennzeichen: 03XP0142F

BMZ Batterien-Montage-Zentrum GmbH
63791 Karlstein
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Teilprojekt 7

Optimierung von Rund- und Pouchzellen für den Einsatz in Transportfahrzeugen und Konzept für kostenneutrale Verwertung

Förderkennzeichen: 03XP0142G

StreetScooter GmbH, Project Management Office
52070 Aachen
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Teilprojekt 8

Förderkennzeichen: 03XP0142H

SGL Carbon GmbH - Meitingen
86405 Meitingen
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Teilprojekt 9

Förderkennzeichen: 03XP0142I

Umicore AG & Co. KG
63457 Hanau-Wolfgang
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Teilprojekt 10

Förderkennzeichen: 03XP0142J

Custom Cells Itzehoe GmbH
25524 Itzehoe
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Teilprojekt 11

Definition einer Rundzelle und entsprechender Herstellprozesse, Anforderungen an und Eigenschaften von Pouch-Zellen sowie Eeforschung neuer Beschichtungstechnologien

Förderkennzeichen: 03XP0142L

Litarion GmbH
01917 Kamenz
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Teilprojekt 12

Förderkennzeichen: 03XP0142M

Exyte Technology GmbH
70499 Stuttgart
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Teilprojekt 13

F&E von zylindrischen Zellen und Pouch-Zellen zur wirtschaftlichen Batteriezellfertigung bei geringen und mittleren Stückzahlen und hoher Variantenvielfalt

Förderkennzeichen: 03XP0142N

Manz AG
72768 Reutlingen
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Teilprojekt 14

Förderkennzeichen: 03XP0142O

Siemens AG - Nürnberg, DF FA S OEM ELB
90439 Nürnberg
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Teilprojekt 15

Förderkennzeichen: 03XP0142P

thyssenkrupp System Engineering GmbH
74076 Heilbronn
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Fördergeber: BMBF, Referat 523

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterien

Förderprofil:
Technologie- und Innovationsförderung

Förderart:
PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

In den nächsten Jahren wird von einem starken Anstieg des Bedarfs an Lithium-Ionen-Batterien in vielen wirtschaftlich wichtigen Bereichen ausgegangen. Insbesondere die Elektromobilität gilt als ein Haupttreiber dieser Entwicklung.

Das Projekt Fab4Lib adressiert deshalb ein Produktionskonzept und Fabriklayout für innovative Zellen in Deutschland unter Berücksichtigung des Recyclings. Im Fokus sind Pouch- Zellen sowie zylindrische Zellen im Format 21700.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens besteht darin, innovative Prozesse und Fertigungskonzepte zu entwickeln, um eine solche konkurrenzfähige Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriezellen über weite Teile der Wertschöpfungskette in Deutschland zu ermöglichen. Die Arbeiten befassen sich unter anderem mit einem innovativen Fabriklayout, Prozessinnovationen und Recycling, um Investitions- und Betriebskosten zu reduzieren. Beispielhaft sind hierfür die wasserbasierte Elektrodenbeschichtung (Anode), die Implementierung von NMC-622-Kathodenmaterial, der Herstellungsprozess der Elektroden, die Zellassemblierung und Sicherheit in Produkt und Prozess sowie die Reduzierung und das zielgerichtetes Recycling von produktionsbedingten Abfällen auf max. 2 Prozent über den Gesamtprozess zu nennen.

Insbesondere werden Arbeiten erbracht, die auch zu einer energieeffizienteren und ressourcenschonenden Produktion beitragen, etwa im Bereich der Formation. Nicht zuletzt erfolgen Prozesssimulationen und am Konzept Fab4Lib-Industrie-4.0 wird weiterführend gearbeitet. Ein Ziel von Fab4Lib ist auch, die Produktionskosten zu verifizieren, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Dies erfordert eine Fabrikations-BOM-Betrachtung, die eine großformatige, prismatische Pouchzellenproduktion im Bereich unter 90 Euro pro KWh unterlegt.

Die Auswahl optimaler Materialien und Komponenten für die Pouch- und Rundzelle sowie die Hochskalierung der entsprechenden Elektrodenrezepturen und -herstellungsprozesse ist ein wesentliches Arbeitspaket im Vorhaben. Dabei sollen neuartige Aktiv- und Inaktivmaterialien eingesetzt werden, die sich - verglichen zum Stand der Technik - durch höhere Energiedichten, verringerte Alterungseffekte und intrinsisch verbesserte Sicherheitseigenschaften auszeichnen. Zelldesign und -chemie werden hierfür speziell an die Anforderungen bezüglich Ratenstabilität, Temperaturbereich, Lebensdauer etc. angepasst.

Über ein Screening wird an den Elektrolytzusammensetzungen gearbeitet. Es sollen durch ausgewählte physikochemische, elektrochemische sowie analytische Methoden vielversprechende Elektrolyte systematisch charakterisiert werden und zur Verwendung vorgeschlagen werden.

Das Ziel der Arbeiten eines weiteren Paketes ist schließlich die Entwicklung und Teildemonstration einer kompetitiven Variantenfertigung (KomVar) in Klein- und Mittelseriengröße zur Auslegung, Skalierung und Projektierung.


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil, 2nd Life und Recycling, portabel, stationär

Förderempfänger

Industrie, Forschungs- und Entwicklungseinrichtung


Schlagworte der Teilprojekte des Verbundprojekts

Teilprojekt 1

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Industrie Zellhersteller

Teilprojekt 2

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Elektrolyt flüssig

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format zylindrisch

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format Pouch

Forschungsgegenstand

Zelle

Zelle Elektroden Anode Aktivmaterial

Zelle Elektroden Anode Binder

Zelle Elektroden Kathode Aktivmaterial

Zelle Elektroden Kathode Binder

Zelle Separator

Zelle Elektrolyt flüssig

Forschungsbereiche

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zellkonzept

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zelldesign

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung Elektrode Rezeptur

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung Elekrolytformulierung

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Universität

Teilprojekt 3

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion Rohstoffe Verfügbarkeitsanalyse

Produktion Rohstoffe Bedarfsermittlung

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt Formation und Aging Formation

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt Assemblierung

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozesskettenanalyse

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Evaluation von Technologiealternativen

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Ausschussrate

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Investitionskosten

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Kosten

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Platzbedarf

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Qualitätssicherung

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Universität

Teilprojekt 4

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung unabhängige Einrichtung

Teilprojekt 5

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Anwendung

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion Rohstoffe Auswahl und Abstimmung

Produktion Rohstoffe Verfügbarkeitsanalyse

Produktion Rohstoffe Bedarfsermittlung

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Ermittlung von Auswirkungen ökologisch

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Ermittlung von Auswirkungen sozial

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung unabhängige Einrichtung

Teilprojekt 6

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Industrie Batteriehersteller

Teilprojekt 7

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format zylindrisch 21700

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format Pouch

Forschungsgegenstand

Anwendung

Zelle

Forschungsbereiche

Reparatur, Remanufacturing, Recycling Recycling Konzeptentwicklung

Reparatur, Remanufacturing, Recycling Recycling Zelle

Reparatur, Remanufacturing, Recycling Recycling Logistik

Anwendung Batterieintegration und Systementwicklung Identifikation von Optimierungspotenzial Bauraum

Anwendung Batterieintegration und Systementwicklung Identifikation von Optimierungspotenzial Antriebsstrang-Peripherie

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zellkonzept Optimierung für speziellen Einsatz

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zellkonzept Optimierung für Second Life

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zelldesign

Anwendungsfelder

mobil Antriebsart BEV

mobil Fortbewegungsart Land Nutzfahrzeug auf Rädern selbstfahrende Arbeitsmaschine sonstige Arbeitsmaschine Transportfahrzeug

2nd Life und Recycling 2nd Life

2nd Life und Recycling Recycling

Förderempfänger

Industrie Automobil Nutzfahrzeuge Transportfahrzeuge

Teilprojekt 8

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Industrie chemische Industrie Spezialchemie

Teilprojekt 9

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Industrie Abfallwirtschaft Entsorgung und Recycling

Industrie chemische Industrie Materialtechnologie

Teilprojekt 10

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Industrie Batteriehersteller

Industrie Zellhersteller

Teilprojekt 11

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format zylindrisch 21700

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format Pouch

Forschungsgegenstand

Zelle

Zelle Elektroden

Forschungsbereiche

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung nass wasserbasiert

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung Kalandrieren

Produktion Testzelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung Beschichten Direktbeschichtung bzw. Extrusion

Produktion Testzelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung Mischen

Produktion Testzelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung nass wasserbasiert

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Entwicklung neuer Prozesse

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessverständnis Prozess-Eigenschaftsbeziehungen

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessverständnis Vorhersagemodell

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zellkonzept

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zellkonzept Anforderungsprofil an Elektroden

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zellkonzept Evaluierung von Fertigungsprozessen

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zelldesign

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Elektrodenprozessierung

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung Elektrode

Anwendungsfelder

mobil

portabel

stationär

Förderempfänger

Industrie Zellhersteller

Teilprojekt 12

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Industrie Anlagen-, Maschinenbau und Automatisierung

Teilprojekt 13

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format zylindrisch 21700

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format zylindrisch 18650

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Format Pouch

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt Assemblierung

Produktion Zelle mit Flüssigelektrolyt Assemblierung Stapeln, Wickeln, Falten Wickeln

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Entwicklung neuer Prozesse Demonstrator

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Entwicklung neuer Prozesse Konzeptentwicklung

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Durchsatzzeit

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Kosten

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Qualität

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Zelle Zellkonzept Evaluierung von Fertigungsprozessen

Anwendungsfelder

mobil

portabel

stationär

Förderempfänger

Industrie Anlagen-, Maschinenbau und Automatisierung

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Teilprojekt 15

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion

Anwendungsfelder

mobil

Förderempfänger

Industrie Anlagen-, Maschinenbau und Automatisierung

Pressekontakt

Herr Nico Unger
Telefon: +49 6188 9956-770
E-Mail: nico.unger@bmz-group.com
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