Projekt

Fraunhofer-Institut für
System- und Innovationsforschung ISI

LIB 2015-Roadmapping

Roadmapping „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“

gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Die Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“

Die Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“ (LIB 2015) wurde 2007 gegründet. Sie setzt sich zusammen aus rund 60 Projektpartnern aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft, deren gemeinsames Ziel es ist, für Fortschritt in der Forschung und Entwicklung von effizienten Lithium-Ionen-Batterien zu sorgen. Sichere, leistungsfähige Lithium-basierte Energiespeicher sind ein essentieller Baustein für die Weiterentwicklung von alternativen Antriebskonzepten für Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Darüber hinaus spielen sie eine wichtige Rolle beim Ausbau regenerativer Energietechniken wie zum Beispiel Windkraft. Damit Lithium-Ionen-Akkus serienmäßig eingesetzt werden können, sind neue wissenschaftliche Ansätze notwendig. Diese sollen im Rahmen des Projekts LIB 2015 entwickelt und umgesetzt werden.

Die Projektpartner wollen Leistung und Effizienz von Lithium-Ionen-Akkus auf allen Ebenen optimieren: Höheres Speicherpotential, größere Zuverlässigkeit, längere Lebensdauer, maximale Sicherheit. Ausgehend von grundlegenden Forschungsarbeiten werden dafür geeignete Materialien und Herstellverfahren entwickelt und daraus Zellen hergestellt. In einem nächsten Schritt sollen die Zellen zu einem Gesamtsystem zusammengefasst werden, verbunden mit einem intelligenten Batteriemanagementsystem. Im Rahmen der Gründung der Innovationsallianz LIB 2015 verpflichtete sich ein Industriekonsortium von BASF, BOSCH, EVONIK, Li-Tec und VW, in den nächsten Jahren 360 Millionen Euro für Forschung und Entwicklung an der Lithium Ionen Batterie zu investieren. Dies wird ergänzt und komplementiert durch die Fördermittel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in Höhe von 60 Millionen Euro.

Das LIB 2015-Roadmapping

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI begleitet die Partner der Innovationsallianz LIB 2015 mit einem Roadmapping-Prozess. In dessen Rahmen werden unterschiedliche Batteriedesigns, technologische und weitere Leistungsmerkmale sowie anwendungs-/marktseitige Leistungsanforderungen und die Marktdurchdringung untersucht. Dabei wird eine systemische, produktbezogene Perspektive eingenommen. Auch Aspekte der Nachhaltigkeit werden mit einbezogen: Sie umfassen die Charakterisierung und Betrachtung von Batterietypen, der Rohstoffverfügbarkeit der in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Materialien sowie das Recycling, wobei alle Aspekte aus einer (roh-)stofflichen Perspektive analysiert werden. In einer abschließenden Bewertung werden alle Ergebnisse zusammengeführt und so die Basis für die Entwicklung von Szenarien geschaffen.

Ziel des Projekts ist es, Aspekte der Nachhaltigkeit von Lithium-Ionen-Batterien und deren Anwendungsfeldern zu untersuchen sowie bestmögliche Pfade und wichtige Treiber für die Entwicklung und Kommerzialisierung von Lithium-Ionen-Batterien (mit starkem Bezug zur Elektromobilität) aufzuzeigen.

Für den Roadmapping-Prozess wird ein Methoden-Mix angewendet, welcher von qualitativen Ansätzen (z. B. Fragebögen, Interviews, Experteneinschätzungen, Workshops, Literaturauswertungen) bis hin zu quantitativen Parametern reicht (z. B. Modellrechnungen im Rahmen von Szenarien mit Leistungsparametern wie z.B. Energiedichten oder Leistungsdichten). Diese Parameter fließen in die Roadmap (bestehend aus einer Technologie-Roadmap, einer Produkt-Roadmap sowie einer zusammengeführten Gesamt-Roadmap) ein und werden miteinander in Bezug gesetzt.

Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollen Szenarien entwickelt und politische Handlungsoptionen abgeleitet werden, um so rechtzeitig auf potenzielle Schwierigkeiten (z. B. mögliche Versorgungsengpässe kritischer Rohstoffe) hinweisen zu können. Ziel des Projekts ist es zudem, die Arbeiten der geförderten Konsortien zu begleiten, zentrale Erkenntnisse an diese zurückzuspielen und gemeinsam potenzielle Zukunftspfade zu definieren.

Bis zum Projektende werden bis zu neun Roadmaps erscheinen (siehe Grafik). Dabei handelt es sich um Technologie-Roadmaps, welche eine technologiegeprägte Perspektive auf die technischen Leistungsparameter der jeweils betrachteten Energiespeicher einnehmen, Produkt-Roadmaps, welche aus der Sicht des Marktes auf die Anforderungen an die Leistungsparameter blicken, und Gesamt-Roadmaps, welche beide Perspektiven integrieren und es damit möglich machen, offene Herausforderungen und Potenzial zu identifizieren.

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Veröffentlichungen

Roadmap-Broschüren

Thielmann, A.; Isenmann, R.; Wietschel, M.; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI (Karlsruhe) (Hrsg.): Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030; Karlsruhe: Fraunhofer ISI, 2010. (Technologie-Roadmapping am Fraunhofer ISI: Konzepte – Methoden – Praxisbeispiele; Nr. 1).

Thielmann, A.; Sauer, A.; Isenmann, R.; Wietschel, M.; Plötz, P.; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI (Karlsruhe) (Hrsg.): Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030; Karlsruhe: Fraunhofer ISI, 2012. (Technologie-Roadmapping am Fraunhofer ISI: Konzepte – Methoden – Praxisbeispiele; Nr. 4).

Thielmann, A.; Sauer, A.; Isenmann, R.; Wietschel, M.; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI (Karlsruhe) (Hrsg.): Technologie-Roadmap Energiespeicher für die Elektromobilität 2030; Karlsruhe: Fraunhofer ISI, 2012. (Technologie-Roadmapping am Fraunhofer ISI: Konzepte – Methoden – Praxisbeispiele; Nr. 5).

Weitere Veröffentlichungen im Rahmen des Projekts

Weissenberger-Eibl, M.; Thielmann, A.; Wietschel, M.; Angerer, G.; Marscheider-Weidemann, F.; Tercero Espinoza, L.A.; Ziegaus, S. (2010): Rohstoffe für Zukunftstechnologien: Herausforderung Batterieentwicklung. In: VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik: Baden-Baden Spezial 2010: Elektrisches Fahren machbar machen. 4. VDI-Tagung, Kongresshaus Baden-Baden, 13. und 14. Oktober 2010. Düsseldorf: VDI-Verl., 2010, S. 19-34. (VDI Berichte 2098).

Marscheider-Weidemann, F.; Tercero Espinoza, L.A.: Bedrohen kritische Rohstoffe das Elektroauto? In: Jahresmagazin Ingenieurwissenschaften. Im Fokus: Werkstofftechnologien. Lampertheim: Alpha-Informationsgesellschaft mbH, 2010, S. 142-144.

Wendl, M.; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI (Karlsruhe) (Hrsg.): Abschätzung des künftigen Angebot-Nachfrage-Verhältnisses von Lithium vor dem Hintergrund des steigenden Verbrauchs in der Elektromobilität. Karlsruhe: Fraunhofer ISI, 2009. (Diplomarbeit, Karlsruhe, Univ., Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion, 2009).

Angerer, G.; Marscheider-Weidemann, F.; Wendl, M.; Wietschel, M.; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI (Karlsruhe) (Hrsg.): Lithium für Zukunftstechnologien: Nachfrage und Angebot unter besonderer Berücksichtigung der Elektromobilität. Karlsruhe: Fraunhofer ISI, 2009.

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