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 sollen Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen (Physik, (Elektro-)Chemie; später Materialwissenschaften, Verfahrenstechnik, Produktion) gemeinsam an der Erforschung und Entwicklung von Festkörper-Batteriezellen arbeiten.

Das Vorhaben ist langfristig angelegt und soll in mehreren Schritten realisiert werden. Die ersten Arbeiten zur Materialsynthese und Charakterisierung der ausgewählten Materialklassen sind bereits in Umsetzung. Mittelfristig sollen Feststoffelektrolyt-Systeme entwickelt, optimiert und in einlagigen Pochzellen getestet werden. Ziel ist es, gegen Ende der zweiten Projektphase kleinformatige einlagige Zellen im Bereich von 1 bis 15 cm² und einer Kapazität von ≤ 50mAh herzustellen. Dazu werden neue Materialklassen von Feststoffelektrolyten entwickelt und als Hybridpolymersystemen mit bewährten Anoden- und Kathodenmaterialien untersucht. 

Das ZAE Bayern ist mit seinen materialwissenschaftlichen Kompetenzen bei der Komponentenherstellung und Charakterisierung beteiligt. Die Forscher arbeiten eng mit der bayerischen Industrie zusammen, um ihre Entwicklungen später nahtlos in die industrielle Zellfertigung überführen zu können.

Förderung durch: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie

TUM Partner der derzeitigen Projektphase: Lehrstuhl für Technische Elektrochemie, Lehrstuhl für Anorganische Chemie mit Schwerpunkt Neue Materialien, Arbeitsgruppe Physik der Energiewandlung und Speicherung

Sonstige Partner: Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE), Industriepartner der bayerischen Wirtschaft 

Kontakt: assb@ch.tum.de

Exzellenzzentrum für Batteriezellen an der Technischen Universität München

ExZellTUM III beschäftigt sich mit der materialchemischen und elektrochemischen Charakterisierung und Analytik sowie der Modellierung von Anoden- und Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Zellen der nächsten Generation

Projektrahmen: BMBF Kompetenzcluster für Batteriematerialien (ExcellBattMat)

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit Gesamtfördervolumen von 4,2 Mio €

Laufzeit: 11/2019-10/2022

TUM Partner: Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES), Lehrstuhl für Technische Elektrochemie (TEC), Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), Forschungs-Neutronen-Quelle Heinz Maier-Leibnitz (FRMII-TUM

Website/Kontakt:
https://www.ees.ei.tum.de/forschung/exzelltum-iii/,
Ludwig Kraft, M.Sc., ludwig.kraft(at)tum.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

AQua – OperaXX: Aufklärung der Alterungsmechanismen neuartiger Kathodenaktivmaterialien via operando XAS/XES

Die stete Verbesserung der Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig langer Lebensdauer und hoher Sicherheit von Batterien erfordert Kompetenzen zur Analyse und Qualitätssicherung. Ziel des Kompetenzcluster AQua ist die gemeinschaftliche Erarbeitung von Methoden, Strategien und Standards. Das Teilprojekt AQua OperaXX fokussiert sich auf die Verwendung von operando XAS-Messung zur Charakterisierung der Zyklenstabilität und der potentialabhängigen Auflösung der Kathode.

TUM Partner: Lehrstuhl für Technische Elektrochemie (TEC)

Projektrahmen: BMBF Kompetenzcluster für  Analytik/Qualitätssicherung (Aqua)

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF),Gesamtfördervolumen von 1.2 Mio €

Laufzeit: 01.11.2020 – 31.10.2023

Partner:

  • Helmholtz-Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy/Dept. Interface Design, Prof. Dr.-Ing. Marcus Bär
  • Carl von Ossietzky Universität Oldenburg (UOL), Institut für Physik, Prof. Dr. Caterina Cocchi

Kontakt: Gülen Ceren Tok, ceren.tok(at)tum.de

AQua – PoP: Entwicklung von In-Situ- und Operando-Methoden

Das Projektziel von AQua – PoP ist die Entwicklung von (v.a. spektroskopischen) In-Situ- und Operando-Methoden zur materialchemischen und elektrochemischen Charakterisierung und Analytik, um grundlegendes Verständnis von kommerziellen und zukünftigen Anoden- und Kathodenaktivmaterialien für Lithiumionenbatterien zu erlangen.

TUM Partner: Lehrstuhl für Technische Elektrochemie (TEC)

Projektrahmen: BMBF Kompetenzcluster für  Analytik/Qualitätssicherung (Aqua)

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Gesamtfördervolumen von 1.5 Mio €

Laufzeit: 01.11.2020 – 31.10.2023

Partner:

  • Physikalisch Chemisches Institut & Zentrum für Materialforschung der Justus-Liebig-Universität Gießen
  • Gemeinschaftslabor für Elektronenmikroskopie (GFE) der RWTH Aachen und Ernst Ruska-Centrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER-C 2) des Forschungszentrums Jülich

Kontakt: Stefan Oswald, stefan.oswald(at)tum.de

Im Projekt HysKaDi werden Aktivmaterialien der nächsten Generation, wie Silicium für die Anode und Lithium- und Mangan-reiche NCMs für die Kathode untersucht. Diese Aktivmaterialien weisen bei der Zyklisierung in der Batteriezelle eine erhebliche Hysterese im Ruhepotential auf, die zu einer verminderten Effizienz und einer höheren Wärmelast führt. Diese Phänomene werden mittels Kalorimetrie untersucht. Hinzu kommt, dass Silicium-basierte Anoden beim Laden eine signifikante Volumenausdehnung aufweisen, welche mittels Dilatometrie analysiert wird. Ziel des Projekts ist es, mit den generierten Erkenntnissen die Betriebsgrenzen für eine optimierte Lebensdauer von Zellen dieser Generation zu bestimmen. Darauf aufbauend gilt es die Auslegung eines Wärmemanagements und die mechanische Fixierung der Zelle zu optimieren.

TUM Partner: Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES), Lehrstuhl für Technische Elektrochemie (TEC)

Projektrahmen: Kompetenzcluster für Analytik/Qualitätssicherung (Aqua)

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Gesamtfördervolumen von 1.5 Mio €

Laufzeit: 01.11.2020 – 31.10.2023

Partner:

  • Lehrstuhl für Elektrische Energiesysteme an der Universität Bayreuth (UBT-EES)
  • Akkumulatoren Materialforschung am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Ulm (ZSW-ECM)

Kontakt: Franziska Friedrich; franziska.friedrich(at)tum.de

Konzept eines neuartigen intelligenten Batteriemanagementsystems für Elektrofahrzeuge

Ein neues Konzept zum Batteriemanagement soll erarbeitet werden, um den internen Zustand jeder Batteriezelle kontinuierlich zu überwachen. Wechselstrombasierte Methoden und Maschinenlernen sollen zum Einsatz kommen.

TUM Projektpartner: Lehrstuhl für Robotik, künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme – Electrochemical Research Group ERG

Förderung: gefördert durch Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit einem Fördervolumen von 685.000 € (Im Rahmen des BMBF Calls EV China)

Laufzeit: 04/2018-03/2021

Partner: Tsinghua University, Shanghai Jiaotong University

Kontakt: oliver_m.schneider (at) tum.de, Link zur Projektseite

Optimal Parallel Battery

Das Projekt OparaBatt nimmt sich speziell den Herausforderungen beim parallelen Verschalten von Batteriezellen an. Im Fokus des Forschungsprojekts steht der optimierte Aufbau eines Systems aus einzelnen Batteriezellen.

TUM Projektpartner: Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) 

Förderung: gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung mit einem Fördervolumen von 0,5 Mio €

Laufzeit: 05/2018 – 04/2021

Partner: Invenox GmbH

Kontakt: Website  / EES, Markus Hofmann, M.Sc., Tel.: +49 (89) 289 - 26961

Erstellung und Einbindung von Batteriemodellen in eine Open Source/Open Data Plattform

In open_BEA soll ein holistisches Open Source Modellierungstool realisiert und einer breiten Anzahl von Anwendern zugänglich gemacht werden.

TUM Projektpartner: Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) 

Beitrag der TUM Partner: Aufbau eines holistischen Simulationsmodells für stationäre Speichersysteme zur technischen und ökonomischen Bewertung für verschiedene Anwendungsfälle.

Projektrahmen: Projekt im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms

Förderung: gefördert durch Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit einem Fördervolumen von 1,4 Mio €

Laufzeit: 11/2018 – 10/2021

Partner: Reiner Lemoine Institut gGmbH Berlin (RLI), Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern)

Website/Kontakt: EES, Daniel Kucevic, M.Sc., daniel.kucevic(at)tum.de

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.

MEHR ZUM PROJEKT 

 

Ausgründungen

Invenox

Lithium Ionen Batteriesysteme

www.invenox.de

m-Bee

Innovative Wechselrichter für Batteriespeichersysteme 

https://m-bee.net/

TWAICE

TWAICE nutzt digitale Zwillinge, um Batterien zu testen und zu optimieren

https://twaice.com/de

Battery Dynamics GmbH

Batterie-Alterung messen und verstehen mittels hochgenauer Batterietestgeräte

https://battery-dynamics.de