德国电池研究计划

德国联邦教研部资助四个新的电池能力集群

2020年7月8日联邦教育与研究部(BMBF)公布4个新的电池研发能力集群,将再投资1亿欧元用于大学和校外研究机构的电池研究:作为“电池研究工厂”总体概念的一部分,这4个电池能力集群将有助于在整个价值链上加强德国电池研究

通过4个新的电池能力集群将进一步加强了德国的电池研究格局。新的能力集群致力于电池研究中的未来主题:从生产和使用方案到回收和质量保证。“电池研究工厂”顶层概念已为“德国造”的新型更好的电池技术铺平了道路。

德国联邦研究部长卡利切克(Anja Karliczek)对此项计划进行解释说,德国联邦教研部一直在扩大德国的电池研究,并支持电池研究向工业应用的转化。电池技术是未来的关键技术,首先关系到汽车行业,同时也涉及电网和家庭能量储存问题以及工业应用、医疗设备或电力工具(Powertool)。现在德国建立四个新的电池能力集群进一步加强了德国的电池研究格局。新的能力集群聚焦在电池研究未来领域:从生产和使用概念到回收和质量保证。

一、四个新的电池能力集群(Batterie-Kompetenzcluster)

1、智能电池生产(InZePro):重点是提高电池生产效率并使之更加灵活。通过使用工业4.0解决方案对生产系统进行整体优化来实现。重点是创新的敏捷技术、数字化、生产和虚拟生产系统中的人工智能(AI)。

资金:3000万欧元

协调团队:

慕尼黑工业大学的Gunther Reinhart教授(发言人)

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的JürgenFleischer教授

不伦瑞克工业大学的克劳斯·德罗德(KlausDröder)教授

亚琛工业大学(RWTH Aachen)的阿希姆(Anhim)教授

2、回收/绿色电池(greenBatt):能力集群的主要工作领域是电池寿命周期的系统设计,对有效回收技术的考虑和进一步发展以及电池单体生产中回收材料的整合。目标是电池材料封闭循环。

资金:3000万欧元

协调团队:

不伦瑞克工业大学教授 Christoph Herrmann博士(发言人),

德累斯顿弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所Alexander Michaelis教授 (发言人)

亚琛工业大学教授Bernd Friedrich博士

3、电池使用方案(BattNuse):目标是对电池状态和行为(性能有深刻的了解,以便确定何时可以作为存储电池二次使用,以及对哪种应用有意义。

资金:约2000万欧元

协调团队:

亚琛工业大学Dirk Uwe Sauer教授(发言人)

慕尼黑工业大学Andreas Jossen教授

弗劳恩霍夫Itzehoe硅技术研究所的Müller-Groeling博士

4、分析/质量保证(AQua):由于电池寿命、功率、安全性的要求不断提高,就需要一个具备分析和质量保证能力的集群,目的是共同制定方法,战略和标准。

资金:约2000万欧元

协调团队:

乌尔姆太阳能和氢气研究所 Margret Wohlfahrt-Mehrens博士(发言人),

卡尔斯鲁厄理工学院Helmut Ehrenberg教授

慕尼黑工业大学的Gasteiger教授

建立四个新能力集群的计划是建立在国家电池总计划“电池研究工厂”的现有基础之上,与欧洲绿色协议( Green-Deal) 和德国联邦经济部的IPCEI(Important Projects of Common European Interest)计划协同一致。德国电池总计划——“电池研究工厂”为电池技术的“德国制造”铺平道路。在德国电池总计划的整体背景下,整体生产电池“明斯特研究计划”(Forschungsfertigung Batteriezelle Münster)与已经启动的另外三个框架计划——电池组生产(ProZell)、固态电池(FestBatt)和电池材料(ExcellBattMat)组成四个能力集群,将与行业一起研究和实施实际的工业生产,以实现科学与产业之间的协作和转化。通过合作协作,大学与非大学研究机构之间更加紧密将电池研究中的多个复杂问题整合在一起,所有能力集群是跨地域组成的,涵盖不同研究机构,不限于在某一个联邦州,实际上四个集群总共涉及40多家大学和非大学研究机构。

二、自2007年德国电池研究支持回顾

自2007年以来,德国联邦教研部一直在支持电池研究,在可充电电池的各个层面开展了一系列研究支持计划。德国教研部致力于突破将电池材料的学术研究知识与电池组生产工艺进行结合,这些措施旨在增加电化学能力中心的数量、质量和设备。针对未来电池系统的研究推出了所谓“后锂离子时代”技术研究计划,另一个重点是将研究结果从实验室转移到工业化标准生产研究,最后转移到工业应用。

2009年8月,德国政府通过了《国家电动汽车发展计划》,为以战略为导向的发展奠定了基础,目的是使德国成为电动汽车的主要市场和主要生产者,能提供功能强大、耐用且安全的储能设备,这些电池应用不仅局限在电动汽车领域,还包括在笔记本电脑、智能手机、高性能工具、工业应用和医疗技术等方面。为此提供了大量资助研究项目,涉及锂离子技术领域的材料和工艺发展,寻找最新方法研究新材料和生产手段,这些方法将在中期用于混合动力和电动汽车以及许多其他与行业相关的应用中;另一方面研究寻求锂离子技术以外的途径,实现长期工业应用的电池技术。除了提高能量密度之外,安全性和耐用性也是研究重点。

三、德国持续增强对电池研究的背景

全球对电池的需求正在增长,电池是一项关键技术,尤其是对电动汽车,到目前为止,大多数电池都来自亚洲,而如今的电动汽车中没有一个电池是在德国生产的,因此,德国认为必须进一步发展德国自身的能力。德国有这方面的优势:在德国汽车业强大,有高素质的劳动力和强大的研究能力,现在重要的是将出色的研究和生产结合在一起。为了实现这一目标,联邦教研部决定在2018年底通过电池总计划——“电池研究工厂”重新调整电池研究的资金。它结合了以前所有用于电池研究的资助措施和计划,考虑现有的研究能力。资助资金分为三个模块进行整合——材料、电池单元和过程以及电池制造。

电池单元和过程研究生产是德国电池总计划“电池研究工厂”重要组成部分,设在德国明斯特(Münster)建造,计划于2022年中开始运营,该研究计划通过弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer-Gesellschaft)资助实施,目的是验证新的生产技术,从而加速将新电池概念和生产过程实际转化,此外,其他公司可以利用该实验项目设备测试其电池概念是否适合批量生产,德国联邦教研部斥资约5亿欧元支持这一计划。德国联邦教研部部长卡莉恰克在2019年6月28日就此项计划发表评论说:“新的电池研究成果将帮助德国在未来的电池领域中发挥作用,我们不能将这个领域拱手让给别人,而是要面对竞争。没有强大的电池,我们将无法发展汽车。我们需要强大的电池来对抗以应对气候变化,我们需要储存可再生能源电力的电能储存设备。”

为了进一步推进德国电池大计划“电池研究工厂”,联邦教研部目前再次出资1亿欧元确定新的电池研究计划主题,通过建立四个新的电池能力集群来集中解决相应的各个电池环节的问题,这将进一步充实电池大计划,推动实现电池德国本地化生产的战略。

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