Projekte und Ausgründungen
Auf dieser Seite wird eine Auswahl an Projekten dargestellt, die in TUM Kooperationen und/oder in Zusammenarbeit mit externen Partnern durchgeführt werden. Informationen zu Einzelprojekten an den Instituten, Lehrstühlen und Gruppen finden Sie auf den Seiten der Partner.
Auch einige Ausgründungen konnten im Bereich der Batterieforschung und -produktion bereits entwickelt werden.
Auswahl laufender TUM Kooperationsprojekte
In enger Zusammenarbeit mit der Industrie arbeiten Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen (Physik, Chemie, Maschinenbau, Elektrotechnik) gemeinsam an der Erforschung und Entwicklung von Festkörper-Batteriezellen. Die TUMint.Energy Research GmbH als anwendungsorientierte, außeruniversitäre Forschungseinrichtung bündelt dazu in einem innovativen, interdisziplinären Ansatz die wissenschaftliche Kompetenz von insgesamt zehn Lehrstühlen der TUM.
Das Vorhaben deckt die gesamte Prozesskette der Entwicklung von Festkörper-Batteriezellen für den Einsatz in vollelektrischen Fahrzeugen ab, von der Materialsynthese und der Entwicklung und Charakterisierung neuer Materialklassen über die Diagnostik von Struktur und Zusammensetzung der Komponenten bis hin zur Entwicklung, Testung und Optimierung von Feststoffelektrolyten. Deren Einsatz in Pouchzellen im Übergang vom Labor- zum industrienahen Produktionsmaßstab ist derzeit im Ausbau. Ziel ist die Zellherstellung und Prozessoptimierung mehrlagiger, großformatiger Pouchzellen im Prototypenmaßstab (Größe: 7*12 cm², Kapazität: ca. 5 Ah). Die im Projekt angelegte Forschung über die verschiedenen Materialklassen hinweg eröffnet zudem Möglichkeiten auch für die Entwicklung von Hybridsystemen.
Die Forscher arbeiten eng mit Industriepartnern aus Bayern und der ganzen Welt zusammen, um den Wissens - und Technologietransfer von Spitzenforschung in die bayerische Wirtschaft zu ermöglichen.
Projektträger: TUMint.Energy Research
TUM Partner: Lehrstuhl für Chemie der Festkörperelektrolyte, Lehrstuhl für Technische Elektrochemie, Lehrstuhl für Anorganische Chemie mit Schwerpunkt Neue Materialien, Professur für Synthese und Charakterisierung innovativer Materialien, WACKER-Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie, Lehrstuhl für Numerische Mechanik, Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik, Professur für Physik der Energiewandlung und -speicherung, Lehrstuhl für Elektronenmikroskopie mit Schwerpunkt Energiematerialien, Lehrstuhl für Produktionstechnik und Energiespeichersysteme.
Förderung durch: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
Kontakt: info@tumint-energy.de
e-conversion ist ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderter neuer Exzellenzcluster, der sich auf die Erforschung grundlegender Mechanismen von Energieumwandlungsprozessen konzentriert.
Website/Kontakt: www.e-conversion.de
Auswahl laufender Projekte mit externen Partnern
Produktionstechnik für Festkörperbatterien mit Lithium-Metall-Anode
Ziel des Projekts ProFeLi ist eine umfassende produktionstechnische Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette für die Herstellung von Festkörperbatterien. Dabei sollen anodenseitig die Herstellung und Verarbeitung von dünnen Lithium-Metall-Schichten und Schutzschichten erforscht werden, wohingegen für Kathoden und Festelektrolyte die Untersuchung von Mehrschichtsystemen im Vordergrund steht. Des Weiteren sollen Stapel- und Gehäusekonzepte für FKB entwickelt werden, wobei die Volumenausdehnung der Aktivmaterialien während des Lade- und Entladevorgangs eine große Rolle spielt und simulationsgestützt berücksichtigt werden soll.
TUM Projektpartner: Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES), Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)
Beitrag der TUM Partner: Der Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) beschäftigt sich mit der physiko-chemischen Modellierung von Festkörperbatterien (FKB), sowie der simulativen Betrachtung der Volumenausdehnung und Grenzflächenphänomene während des Betriebs. Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) beschäftigt sich mit dem Aufbau eines Funktionsdemonstrators zur Herstellung von FKB. Hierzu wird die notwendige Anlagentechnik zur Zellassemblierung entwickelt und aufgebaut, anschließend werden FKB hergestellt und anhand automobiler Anforderungen getestet.
Projektrahmen: Förderinitiative Batterie 2020
Förderung: Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); Gesamtfördervolumen beträgt 3,1 Mio €
Laufzeit: 02/2019 – 01/2021
Partner: Forschungszentrum Jülich GmbH, Brückner Maschinenbau GmbH & Co. KG, Elring Klinger AG, GS GLOVEBOX Systemtechnik GmbH, J. Schmalz GmbH, Volkswagen AG, ZwickRoell GmbH & Co. KG
Website/Kontakt:
EES, Maximilian Schneller, M.Sc., maximilian.scheller(at)tum.de
iwb, Fabian Konwitschny, M.Sc., fabian.konwitschny(at)iwb.tum.de
Reduzierung von Stromkosten für produzierende Unternehmen
Das Projektkonsortium SmartB4P zielt darauf ab, die Amortisationszeit von Batteriespeichern in der Produktion im Vergleich zu bestehenden optimierenden Ansätzen signifikant zu senken, dabei gleichzeitig die Reaktionsfähigkeit der Steuerung zu erhöhen und den erforderlichen Rechenaufwand um eine Vielfaches zu reduzieren.
TUM Projektpartner: Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES)
Förderung: Fördersumme von 0,8 Mio.€, gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung
Partner: Fraunhofer IGCV, Firmen Smart Power, meteocontrol, Bayernwerk Natur GmbH, Bolta Werke GmbH, ITQ GmbH und die MAN Energy Solutions SE
Website/Kontakt: EES, Holger Hesse, Dr. rer. nat, holger.hesse(at)tum.de
Abgeschlossene TUM Projektmeilensteine
Theoretical research closely interlinked with practical tests - duration 2013-2016
Thirteen Partners of the Technical University of Munich analysed decentralised stationary energy storage systems for the efficient use of renewable energies and support for grid stability. They worked together with the Bavarian Center for Applied Energy Research (ZAE Bayern) and VARTA Storage GmbH. Together with KWH Netz GmbH, a regional power grid operator in Haag, Upper Bavaria, the results of the research project were evaluated and implemented. The project was facilitated by the support of the Bavarian Ministry of Economic Affairs and Media, Energy and Technology. In 2014, the partners were honored for their successful interdisciplinary cooperation as 'Creator of the energy transition'.
Exzellenz-Zentrum für Batterie-Zellen - Laufzeit 2012-2015 (Phase I)
Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Programm „ExcellentBattery“ wurde das Exzellenz-Zentrum für Batterie-Zellen an der TU München (ExZellTUM) aufgebaut, mit dem Ziel, neue Energiespeichersysteme zu entwickeln. Das BMBF unterstütze das Projekt mit 4,3 Millionen Euro. Neben vier Partnern der TUM waren auch die Fraunhofer-Gesellschaft und mehrere führende Unternehmen beteiligt. Die TUM bündelt in dem Vorhaben ihre fachübergreifenden Kompetenzen zur Entwicklung, Produktion und Prüfung von Energiespeicherzellen für die Elektromobilität. Der Schwerpunkt lag dabei auf dem Design neuartiger Materialsysteme, mit denen sich die Energiedichte der Zellen steigern lässt.
Exzellenz-Zentrum für Batterie-Zellen - Laufzeit 2016-2019 (Phase II)
Im "Exzellenzzentrum für Batteriezellen an der Technischen Universität München“ wird die komplette Prozesskette der Fertigung leistungsfähiger elektrischer Energiespeicher in einem Kompetenzzentrum abgebildet. Damit werden die fachlichen Bereiche Chemie, Elektrotechnik, Physik und Maschinenwesen an einem Standort interdisziplinär vernetzt. Das Projekt ExZellTUM betrachtet die Optimierung bestehender Produkte und Fertigungsprozesse sowie die Entwicklung neuer Systeme für zukünftige elektrische Energiespeicher. Das Ziel ist die Erforschung und Optimierung von Silicium-Anoden und Hochvolt-Kathoden in großformatigen Lithium-Ionen-Zellen sowie die prozessübergreifende Optimierung der Fertigungsschritte. Das Nachfolgeprojekt ExZellTUM III läuft bis Oktober 2022. [MEHR]
Zusammen mit der VW AG und Wacker Chemie AG entwickelten mehrere TUM Lehrstühle ein System, das auf der Kombination einer Li2S-Kathode und einer Si-Anode basiert. Diese Kombination bietet die Möglichkeit einer hohen Energiedichte bei gleichzeitig hoher intrinsischer Sicherheit und bietet somit deutlich Vorteile gegenüber dem state-of-the-art Lithium-Ionen Batterie System.
Ausgründungen
Invenox
Lithium Ionen Batteriesysteme
m-Bee
Innovative Wechselrichter für Batteriespeichersysteme
TWAICE
TWAICE nutzt digitale Zwillinge, um Batterien zu testen und zu optimieren
Battery Dynamics GmbH
Batterie-Alterung messen und verstehen mittels hochgenauer Batterietestgeräte