SeNSE: Bessere Akkus für E-Autos

17. März 2025

Im vierjährigen EU-Projekt „SeNSE“ wurden Batterien für die Elektromobilität massgeblich verbessert. Hauptziel war die Entwicklung neuer Materialien und Technologien für den direkten Transfer in die europäische Industrie.

Ab 2035 sollen in Europa keine neuen Autos mit Verbrennungsmotoren mehr verkauft werden. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, sind leistungsfähige Batterien erforderlich – damit Elektroautos schneller laden, größere Distanzen zurücklegen und dabei einen geringeren ökologischen Fußabdruck hinterlassen. Ein bedeutender Schritt auf diesem Weg wurde im Rahmen des vierjährigen „SeNSE“-Projekts des EU-Förderprogramms „Horizon 2020“ gemacht. Hier wurden neue Materialien und Technologien für die Batterien der nächsten Generation erforscht und vorgestellt. Bis 2024 arbeiteten Wissenschaftler:innen am Helmholtz-Institut Münster (HI MS) des Forschungszentrums Jülich gemeinsam mit zehn weiteren Teams aus Forschung und Industrie an diesem zukunftsweisenden Vorhaben.

Verbesserung der Kernkomponenten

Um Technologien zu entwickeln, die innerhalb weniger Jahre in marktfertige Elektroautos verbaut werden können, musste die Arbeit der Projektpartner nahezu die gesamte Wertschöpfungskette einer Lithium-Ionen-Batterie abdecken: von der Entwicklung neuer Materialien bis hin zum Einbau in Batteriezellen.

Die neuen Lithium-Ionen-Zellen sind nachhaltiger und sicherer.

Der Elektrolyt – die Flüssigkeit, die in der Batteriezelle den Ionentransport zwischen den Elektroden überträgt – gehört zum zentralen Kompetenzbereich des Helmholtz-Instituts Münsters sowie des schweizerischen Empa-Labors. „Herkömmliche Elektrolyten sind brennbar“, erklärt Empa-Forscher Dr. Ruben-Simon Kühnel. „Wir konnten die Brennbarkeit durch bestimmte Zusätze stark reduzieren, ohne dabei die Leitfähigkeit zu beeinträchtigen, die für schnelles Laden und Entladen zentral ist.“

Auch die weiteren zentralen Komponenten einer Batterie wurden im Projekt weiterentwickelt. Die Kathode enthält nur halb so viel des kritischen Rohstoffs Kobalt wie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. In der Anode konnten die Projektteams einen Teil des Graphits, aufgrund seiner Verwendung in der Batterieherstellung ebenfalls als kritisch eingestuft, durch Silizium ersetzen – eines der häufigsten Elemente in der Erdkruste.

Die etwa Smartphone-großen Zellen wurden vom Austrian Institute of Technology (AIT) hergestellt. Die FPT Motorenforschung AG konnte sie daraufhin in ein fertiges Modul einbauen, wie es in einem elektrischen Fahrzeug verbaut wird – samt der dazugehörigen Elektronik und Software.

Um die Schnellladefähigkeit weiter zu verbessern, entwickelte die britische Coventry University gemeinsam mit der FPT Motorenforschung AG außerdem ein ausgeklügeltes Temperaturmanagementsystem für das Pilot-Modul.

Skalierbarkeit und Transfer

Die Neuentwicklungen wurden erfolgreich vom Labormaßstab auf den Pilotmaßstab skaliert und für mehrere Patente angemeldet. Die Industriepartner konnten Pilotproduktionsanlagen bauen und Investorengelder sichern, das erworbene Wissen fließt in weitere Batterietechnologien ein.

Initiiert und geleitet wurde das vierjährige EU-Projekt mit einem Gesamtbudget von über 10 Millionen Euro von Forschenden des schweizerischen Empa-Labors „Materials for Energy Conversion“. Beteiligt waren neben dem Helmholtz-Institut Münster das MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster, die britische Coventry University, das „AIT Austrian Institute of Technology“ und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) sowie mehrere Industriepartner: der schwedische Batteriehersteller Northvolt, das Schweizer Innovationszentrum von FPT Industrial, die FPT Motorenforschung AG, die französischen Start-ups Solvionic und Enwires sowie der Chemiekonzern Huntsman mit Forschungsstandort in Basel.