Ausgangspunkt / Motivation

Um den wachsenden Anforderungen an die Reichweite von Elektrofahrzeugen gerecht zu werden, sind leistungsfähigere Batterietechnologien der Generation 4b (Festkörperbatterien bei denen der flüssige Elektrolyt durch ein festes Material ersetzt wird) notwendig.

Derzeitige Batterien stoßen an ihre Grenzen bei Energiedichte und Sicherheit. Besonders für die elektrische Luftfahrt werden leichte und hocheffiziente Speicher benötigt. HELENA adressiert diese Herausforderungen, um eine europäische Batterietechnologie zu etablieren, die sowohl die Kosten senkt als auch die Abhängigkeit von globalen Lieferketten reduziert.

Ziele

• Entwicklung einer sicheren Hochleistungs-Festkörperbatterie der Generation 4b für Elektrofahrzeuge und Flugzeuge
• Steigerung der Energiedichte und Ermöglichung von Schnellladefähigkeiten für Langstreckenanwendungen
• Etablierung einer kostengünstigen, sicheren und skalierbaren Zellfertigung innerhalb Europas
• Aufbau einer eigenständigen europäischen Batteriewertschöpfungskette

Inhalt

Das Projekt erforscht eine neuartige Zelltechnologie basierend auf einem superionischen Halid-Feststoffelektrolyten, einem festen Material, das Ionen besonders schnell leitet und damit flüssige Elektrolyte ersetzen kann. Dieser wird mit einer nickelreichen Kathode (NMC, einem gängigen Kathodenmaterial für Hochenergiebatterien) und einer hochenergetischen Lithium-Metall-Anode kombiniert, um die Leistungsdichte erheblich zu steigern.

Das HELENA-Konsortium deckt dabei die gesamte Wertschöpfungskette ab – von der Materialentwicklung über Batterietests bis hin zum Recycling und der Lebenszyklusanalyse. Ein besonderer Fokus liegt auf der Anwendung in der Luftfahrt, um den Übergang zu einem klimaneutralen Kontinent durch elektrische Flugantriebe aktiv zu unterstützen.

Methodik/Vorgehensweise

Die Methodik basiert auf einem multidisziplinären Forschungsansatz, der führende europäische Institute und Industrieunternehmen vereint. Die Vorgehensweise umfasst die Synthese und Optimierung der Halid-Elektrolyte sowie die Entwicklung effizienter Modellierungs- und Testverfahren zur Untersuchung der Batteriealterung.

Durch die enge Zusammenarbeit im Konsortium wird sichergestellt, dass die theoretischen Materialentwicklungen direkt in skalierbare Fertigungsprozesse überführt werden. Parallel dazu werden Sicherheitsanalysen und Wirtschaftlichkeitsprüfungen (Life Cycle Costing) durchgeführt, um eine schnelle Markteinführung der neuen Batterietechnologie ab dem Jahr 2030 vorzubereiten.

Ergebnis zu Projektende

• Validierter Prototyp einer Festkörper-Batteriezelle mit hoher Leistungsdichte und Halid-Elektrolyt
• Signifikante Erhöhung der Reichweite und Effizienz von batterieelektrischen Flugzeugen und Fahrzeugen
• Nachweis einer skalierbaren und sicheren Zellfertigung zur Stärkung der europäischen Souveränität
• Umfassende Daten zur Lebensdauer, Sicherheit und Recyclingfähigkeit der neuen Zellgeneration

Projektkoordination

CIC Energigune Fundazioa, ES

Projektpartner:innen

• AIT Austrian Institute of Technology
• Saint Gobain Recherche, FR
• Umicore, BE
• Lionvolt, NL
• Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO, NL
• Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung, DE
• Technische Universität Braunschweig, DE
• Customcells Holding, DE
• Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, DE
• Mimi Tech, DE
• IFP Energies Nouvelles, FR
• Pipistrel Vertical Solutions, SI
• Leonardo, IT
• FEV Europe, DE
• FEV EDLP, DE
• Zabala Innovation Consulting, ES
• Customcells Itzehoe, DE

CIC Energigune Fundazioa
Web: cicenergigune.com/en/