KOOP

Kurzbeschreibung

Eine zentrale Zielsetzung des Aufbaus der Fraunhofer FFB ist die nachhaltige Reduzierung der »Time to Market«. Die Schnittstelle zwischen der Fraunhofer FFB und den Forschungseinrichtungen, an denen skalierungswürdige Forschungsergebnisse entwickelt werden, bietet einen entscheidenden Hebel für diese Reduzierung. Die Entwicklung und Validierung von Methoden und Prozessen an dieser Schnittstelle stellt eine Herausforderung für die Positionierung der Fraunhofer FFB in der deutschen Forschungslandschaft dar. Im Vorhaben KOOP wird diese Herausforderung durch die Erarbeitung einer Hochkooperativen Skalierung adressiert, die den systematischen Austausch von Personal, Daten und Management zwischen Innovator und der Fraunhofer FFB umfasst. In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components der RWTH Aachen (PEM), der die niedrigeren TRLs abbildet, übernimmt HS Tumbler die Rolle des Innovators, sodass die entwickelten Werkzeuge praxisnah getestet werden. Die Validierung erfolgt am Beispiel der Natrium-Ionen-Batterietechnologie, die angesichts geopolitischer Herausforderungen als wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig gilt. Es wird eine Skalierung von TRL 3-4 auf TRL ≥ 7 angestrebt, wobei der Fokus auf dem energieeffizienten Trajektionsmischen und der wässrigen Prozessierung von Hartkohlenstoff-Anoden liegt.

Der Arbeitsplan umfasst zehn Arbeitspakete, die sich mit der hochkooperativen Skalierung einer neuen Mischtechnologie in der Batteriezellproduktion befassen:

AP 1: In AP 1 werden Werkzeuge für die Skalierung entwickelt.

AP 2: In AP 2 wird die Natrium-Ionen-Zelle konzipiert.

AP 3: AP 3 widmet sich der Entwicklung der Hartkohlenstoff-Anode.

AP 4: Arbeitspaket 4 beginnt mit der Prozessentwicklung, wo ein Trajektionsmischprozess auf Labormaßstab entsteht.

AP 5: Parallel dazu erprobt AP 5 bei HS Tumbler Forschungsthemen wie Behälterdesign und Material.

AP 6: In AP 6 wird der Mischprozess an der Fraunhofer »FFB PreFab« skaliert.

AP 7: In AP 7 erfolgt die Zellproduktion der Natrium-Ionen-Batterien.

AP 8: In AP 8 werden Performance- und Sicherheitsuntersuchungen durchgeführt.

AP 9: Schließlich finden in AP 9 die technische, ökonomische und ökologische Bewertung statt.

AP 10: In AP 10 erfolgt die Projektkoordination.

Durch die Umsetzung des Forschungsvorhabens KOOP wird das Kompetenz-, Fähigkeits- und damit auch das Angebotsprofil der Fraunhofer FFB für Partner aus der Wissenschaft und der Wirtschaft um ein weiteres Themenfeld erweitert. Die Skalierungsforschung an Produktionstechnologien wie dem Trajektionsmischen und der Produktion von Hartkohlenstoff-Anoden wird neue Ansätze zur wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Verwertung liefern.

Um die Verwertung zu unterstützen, findet in allen Arbeitspaketen bereits während der Entwicklung eine enge Verzahnung zwischen verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen sowie Kompetenzträgern aus der Industrie (z.B. Maschinen- und Anlagenherstel-ler, Zellhersteller) statt. Dies fördert nicht nur die eigentliche Entwicklungsarbeit, sondern ermöglicht eine effektivere und effizientere Verwertung und somit einen erhöhten volks-wirtschaftlichen Impact.

Konkret beinhaltet der Verwertungsplan der Fraunhofer FFB und ihrer Vorhabenpartner die Nutzung der im Vorhaben gewonnen Erkenntnisse zur Akquise sowohl von öffentlich geförderten Anschlussprojekten, als auch Industrieprojekten und die Veröffentlichung der Forschungsergebnisse in Whitepapern und peer-reviewed Artikeln in Fachzeitschriften. Zudem ist die Weitergabe des erlangten Wissens in Schulungsmaßnahmen an Studierende und Industriepartner angedacht. Auch eine Vermarktung des Trajektionsmischens als Prozess zur Steigerung der Effizienz der Batteriezellproduktion von Natrium-Ionen-Batterien ist geplant.