Zielsetzung: Batterien spielen eine entscheidende Rolle in der Transformation der (Strom-)Wirtschaft zu einer CO2 neutralen Zukunft. Die Emissionsreduktion hängt primär vom vorliegenden Strom- bzw. Energiemix ab. Einerseits für den Energieaufwand während der Erzeugung, andererseits während ihres Betriebs. Überdies dürfen CO2 Emissionen für die Erzeugung, Raffinierung und den Transport von Grundmaterialien nicht vernachlässigt werden. Hier setzen die in diesem Projekt beschriebenen Innovationen an. Aktuelle State-of-the-Art LIB Batterien verwenden einerseits nicht weltweit geläufige Rohstoffe, wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit. Diese Rohstoffe werden primär in China raffiniert. Die so hergestellten Ausgangsmaterialien werden dann ihrerseits erneut über weite Strecken transportiert. Anodenseitig wird aktuell Graphit verwendet. Beispielsweise stammen sowohl natürlicher (74%) als auch synthetischer Graphit (51%) primär aus China, weswegen chinesische Exportrestriktionen auf diesen essentiellen Zellbestandteil ein zusätzliches Hemmnis für die europäische LIB Technologie darstellen. Zusätzlich bedürfen LIB Batterien deutlich mehr CO2 in der Herstellung aufgrund der Anforderung an die Trockenräume, was bei NIB zumindest mit zusätzlicher Forschung deutlich reduzierbar wäre. Im Gegensatz dazu beruhen die Materialien für hier entworfene NIB auf weltweit geläufigen Mengenrohstoffen, was sowohl Kosten, CO2 Emissionen, Umweltbelastungen, und eben auch Abhängigkeiten von außereuropäischen Ländern minimiert. Für eine Transformation hin zu einer nachhaltigen, erneuerbaren Wirtschaft sind billige Energiespeicher essenziell. Seit langem werden in den Roadmaps NIB als die beste Zukunftstechnologie bezeichnet, um möglichst kostengünstige Energiespeicher zu bauen. Daher wurde ein Konzept der vertikalen Integration entlang der Wertschöpfungskette erarbeitet, dass mit hoher Erfolgswahrscheinlichkeit, binnen von zwei Jahren zu einem NI-Batteriepack Prototyp führen soll. Der große Vorteil darin besteht in der raschen Weitergabe von Innovationssprüngen an den Prototypen und eventuellen Produkten. Die Zielsetzung ist eine Zelle mit einer Energiedichte von 180 Wh/kg zu entwickeln, welche dann in Endanwendungen wie Gabelstapler, Heimspeicher, und stationäre Speicher eingesetzt werden kann. Durch den angestrebten niedrigen Preis pro kWh für NIB’s sind alle Anwendungen mit einer niedrigen bis mittleren Energiedichte denkbar. Fazit: In diesem Projekt wurde eine Methode entwickelt, um Mangan-dotiertes preussisch Weiss deutlich langlebiger zu machen - mit Zyklenzahlen, die man auch von Lithium-Eisen-Phosphat Akkus kennt, die schon bisher als sehr langlebig gelten. Durch die Erhöhung Spannung können der wesentliche Nachteil der geringeren Energiekapazität von preussisch Weiss mitigiert werden. Das so entstandene Material kann nicht nur LFP, sondern auch NiCd und Blei-Säure Batterien ersetzen.
Smart Factories (oder intelligente Fertigung) setzen sich zum Ziel eine effiziente und variantenreiche Produktion zu niedrigen Kosten und mit geringen Ausschussquoten zu ermöglichen. Um dies zu erreichen, muss eine intelligente Batteriezellfertigung über eine bedarfsgerechte Nutzung der verfügbaren Datenquellen dazu befähigt werden Ursache-Wirkungszusammenhänge zwischen Prozessführung und Produktqualität eindeutig zu verstehen. Im Rahmen des TwinTRACE Projekts soll die bestehende CustomCells Tübingen (CCT) - KomVar Prozesskette zur Montage von variantenreichen Batteriezellen im Pouch-Format um verschiedene Digitalisierungswerkzeuge erweitert werden. Die zentrale Innovation im Projekt TwinTRACE ist der Aufbau von Modellen als digitaler Zwillinge sowie deren Nutzung bei der prozesskettenübergreifenden Steuerung einzelner Produktionsprozesse in einer variantenreichen Batteriezellfertigung. Hierzu sollen alle relevanten Produktionsdaten einer Batteriezelle von den Charakteristika des Elektrodenbandes bis zur Formation auf Basis des Verwaltungsschalen-Standards abgebildet werden. Zur Ermittlung idealer Prozessparameter je Batteriezelle für einzelne Prozessschritte (z.B. Elektrolytbefüllung und Lamination) werden KI-gestützte Qualitätsmodelle mit Charakterisierungsdaten jedes in der Zelle befindlichen Elektrodenbandabschnittes verknüpft, um Zell-individuell Zielparameter zu ermitteln. Hierzu werden Teilmodelle der AAS (Asset Administration Shell, dt.: Verwaltungsschale) für das Produkt 'individuelle Batteriezelle' entwickelt und umgesetzt. Die Technologie des digitalen Zwillings, die für die CCT-Produktionslinie und für das Produkt entwickelt wird, wird der Schlüssel für den weltweiten Übergang zur Qualität und Rückverfolgbarkeit der Produktion variantenreicher Batteriezellen sein.
Depotcontainerstandplätze Depotcontainerstandplätze sind Einrichtungen zur sortenreinen Erfassung von Altpapier, Altglas (braun, grün, weiß), Leichtverpackungen (z. B. Kunststoffe und Metalle) sowie Elektro- und Elektronikkleingeräten (ohne Batterien und Akkumulatoren). Die Depotcontainerstandplätze befinden sich im Straßenraum und stehen allen Bürger:innen kostenlos zur getrennten Entsorgung von Wertstoffen zur Verfügung. Die Nutzungszeiten der Depotcontainer sind werktags (Mo. – Sa.) von 07:00 bis 20:00 Uhr. Nur in diesen Zeiten dürfen insbesondere Altglascontainer genutzt werden. Recyclinghöfe Auf Recyclinghöfen der Stadtreinigung Hamburg können neben Sperrmüll, Metallen, Grünabfall und Alttextilien auch weitere Abfallfraktionen und Problemstoffe in haushaltsüblichen Mengen abgegeben werden. Die Recyclinghöfe stehen allen Hamburger Bürgerinnen und Bürgern zur Verfügung. Zur Legitimation bei der Anlieferung ist ein gültiges Ausweisdokument oder eine Meldebescheinigung erforderlich. Firmenkunden und Institutionen (z. B. Vereine) können die Recyclinghöfe nur kostenpflichtig nutzen. Hinweis zur Datenaktualität Die Geo-Daten werden regelmäßig aktualisiert. Die Aktualisierung erfolgt in der Regel monatlich. Kurzfristige baustellenbedingte Umstellungen von Depotcontainern sind daher teilweise nicht enthalten.
Das Verbundprojekt Reallabor Referenzkraftwerk Lausitz 'RefLau' besteht aus einem kommerziellen und einem Forschungs- und Entwicklungsteil. Im F&E-Teil forschen das Fraunhofer IEG, die TU Dresden und die BTU Cottbus-Senftenberg an einem innovativen Kraftwerkskonzept, das in der Lage ist, alle Produkte und Dienstleistungen eines heutigen konventionellen, thermischen Kraftwerks zur Verfügung zu stellen. Die Kernkomponenten bestehen aus einer Batterie, einer Brennstoffzelle, einem Superkondensator und einem Elektrolyseur. Neben der Rückverstromung von Wasserstoff werden Systemdienstleistungen wie die Bereitstellung von Blindleistung, Regel- und Momentanreserve sowie von Fehlerstrom demonstriert. Es werden die benötigten Regel- und Steueralgorithmen entwickelt und das Zusammenwirken der Komponenten getestet. Weiterhin werden Möglichkeiten der Wärmerückgewinnung und -aufwertung untersucht und eine technische Lösung konzipiert. Zur Simulation kritischer Anlagenfahrweisen wird ein Digitaler Zwilling erstellt, der ebenfalls zur Übertragung und Skalierung der Ergebnisse dient. Die Errichtung der Demonstrationsanlage erfolgt am Standort Spremberg im Industriepark Schwarze Pumpe.
In den letzten Jahren wurden auf EU-Ebene neue Berichts- und Untersuchungspflichten zu den Erfassungswegen für die Abfallströme Kunststoffverpackungen, sonstige Verpackungen und Batterien sowie absehbar für Textilien eingeführt. Da Abfallanalysen sehr kosten- und zeitaufwändig sind, sollen in diesem Vorhaben zugunsten einer effizienten Abwicklung die verschiedenen Anforderungen in einer gebündelten Abfalluntersuchung über mehrere Stoffströme durchgeführt werden. Im REFOPLAN-Vorhaben FKZ 3723311031 'Konzeptentwicklung Abfalluntersuchungen' (Kurztitel) wurde ein Konzept für eine gebündelte Abfalluntersuchung der betroffenen und weiterer Abfallströme entwickelt. Letzte eigene Daten aus Abfallanalysen stammen aus dem Jahr 2020. Für die Erfüllung der (neuen) EU-Pflichten sind regelmäßig alle 4 bzw. 5 Jahre aktuelle Daten zu ermitteln und ggf. ggü. der EU-KOM zu berichten. Das o.g. Konzept soll in diesem Vorhaben erstmals in der Praxis angewendet werden. Erhebungsjahre sind die Jahre 2025 und 2026. Mindestens diese Entsorungspfade sind auf o.g. Abfälle zu untersuchen: Restabfall (Hausmüll), gemischte gewerbliche Siedlungsabfälle und Elektroaltgeräte (EAG) (nur auf Batterien). Abhängig von den Untersuchungskosten (vs. dem Forschungsbudget), können ggf. weitere Entsorgungspfade und Abfälle untersucht werden, denn über die EU-Pflichten hinaus bestehen auch Monitoringbedarfe für EAG, Bioabfälle und gem. gewerbl. Siedlungsabfälle. Die repräsentative Probenahme und Abfallsortierung ist gemäß dem entwickelten Konzept vorzubereiten, im Jahr 2025 + 2026 durchzuführen und anschließend für die Berichtspflichten sowie die wissenschaftl. Arbeit des UBA auszuwerten und aufzubereiten. Die angewendete Methode ist auf Praxistauglichkeit und Validität der Ergebnisse zu evaluieren und bei Bedarf für den nächsten Erhebungszyklus weiterzuentwickeln. Spätestens im Frühjahr 2027 sind die Ergebnisse der Abfallanalyse an die KOM zu berichten.
tozero is committed to its mission to truly bring lithium-ion battery waste to zero. With its novel hydrometallurgical (i.e. wet chemical)battery recycling approach, it can maximize the recovery of critical raw materials (lithium, nickel, cobalt, manganese, and graphite)from both lithium-ion batteries that have reached their end of life, and scrap created during the production of new batteries.Proven on a daily basis in an operational pilot plant (commissioned in July 2023) close to Munich, Germany, tozero already now fulfillsthe recovery rates for critical raw materials from lithium-ion battery waste required by the recently enforced EU Battery Directive for2027 and 2031 and established itself as one of the leading battery recycling startups in Europe. In addition, the use of less aggressivechemicals than competitors and a mostly closed circular production process reduces the carbon footprint for batteries using tozero’srecycled material compared to batteries using mined materials by up to 80%.Considering an initial pre-seed funding of EUR 3.5mn in 2022, receiving the EIC grant would allow to significantly accelerate tozero´sscale up to industry-scale commercialization and bridge the gap for the next funding round. First, this includes additional funds fromthe EIC for the purchasing and in-house optimization of chemical reactors tailored to the innovative hydrometallurgical process oftozero. Second, it allows us to largely automate our processing and prepare for industry-scale processing. Third, it supports in thecreation of a full lifecycle assessment that is required to officially accredit our CO2e savings and helps to identify the largest lever tofurther reduce our environmental footprint. All three aspects combined allow to reach an industrial scale proof of our operations andunlock a large equity financing round in 2026.
Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Kautex fokussiert sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Schutzkonzepten für den Lastfall des thermischen Durchgehens. Neben der Weiterentwicklung lokaler Schutzmaßnahmen werden neuartige Konzepte zur schnellen Abführung heißer Gase erarbeitet. Darüber hinaus ist Kautex für die Auslegung und Fertigung von Demonstratoren verantwortlich und wird die Simulationsarbeiten im Projekt unterstützen.
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