INM will Eignung von Batteriematerialien besser vorhersagen können

Unter der Leitung von Prof. Dr. Tobias Kraus vom Leibniz-Institut für neue Materialien gGmbH in Saarbrücken wird eine Daten-Plattform aufgebaut, die durch Maschinenlernen und Korrelationsanalysen Vorhersagen zu Qualität und Performanz von Batteriematerialien ermöglicht.

 

18. Juni 2021


Materialien aller Art bilden die Grundlagen für vielfältige Schlüsseltechnologien, ganz gleich, ob es sich beispielsweise um Batteriematerialien für zukünftige Elektromobilität, um Hochleistungsmetalle für 3D-gedruckte Maschinenteile oder um faserverstärkte Kunststoffe für Windkraftanlagen handelt. Materialien werden zunehmend komplexer und durchlaufen auf ihrem Weg bis zum Ergebnis viele Entwicklungsschritte. Mit digitalen Methoden kann diese Entwicklung weitaus effizienter und wettbewerbsfähiger gestaltet und beispielsweise Fehlerursachen schneller identifiziert, Designvorgaben kurzfristiger angepasst und Toleranzen geschickter ausgenutzt werden. Bessere Materialien können somit schneller und kostengünstiger entwickelt und für die Anwendung verfügbar gemacht werden. Das Bundesforschungsministerium unterstützt die Digitalisierung der Materialforschung daher mit 26 Millionen Euro für die nächsten drei Jahre. Die zweite Förderbekanntmachung wird diese Summe noch deutlich erhöhen.

MaterialDigital: Kompetenzen der Branchenexperten werden mit denen der Informatik kombiniert


Die Plattform "MaterialDigital" wird zukünftig mit 13 geförderten Verbundprojekten die Digitalisierung der Materialforschung in Deutschland voranzutreiben. Sie synchronisiert dabei, unter Federführung des Saarbrücker Instituts für Neue Materialien (INM), die Aktivitäten, vernetzt die Akteure und sorgt dafür, dass standardisierte Formate, Strukturen, Konzepte für Datentransfer, Schnittstellen verschiedener Prozess-Simulationen sowie eine standardisierte Sprache für die Beschreibung der Materialien etabliert werden. Wesentlich ist, dass die Kompetenzen der Branchenexperten mit denen der Informatik kombiniert werden. So soll es künftig viel einfacher werden, unternehmensübergreifend sowie zwischen Wissenschaft und Wirtschaft digital zusammen zu arbeiten.

DigiBatMat: Digitale Plattform für Batteriematerialdaten, -wissen und deren Verknüpfung

Das saarländische Projekt, DigiBatMat, eine digitale Plattform für Batteriematerialdaten, -wissen und deren Verknüpfung wird vom INM durchgeführt. Koordinator ist Prof. Dr. Tobias Kraus. Dabei wird diese digitale Plattform für das Datenmanagement von Batteriematerialien entwickelt. Die gesammelten Daten werden so beschrieben und verknüpft, dass sie für Qualitätsvorhersagen mittels Machine Learning und mittels Korrelationsanalyse zur Beantwortung präzise gestellter Fragen genutzt werden können. Auf diese Weise werden kritische Parameter in der Batterieherstellung identifiziert. Die Verbindung zu ProZell, dem deutschen Kompetenzcluster zur Batteriezellproduktion, hilft die Bedürfnisse der Batterieforschung bei der Entwicklung der Plattform zu berücksichtigen und Werkzeuge bereitzustellen, die breit genutzt werden können.

 

Hintergrund zum Kompetenzcluster zur Batteriezellproduktion ProZell


Die Produktion von Batteriezellen ist eine Abfolge von komplexen Einzelprozessen, an denen verschiedene Industriebranchen beteiligt sind, so etwa die chemische Industrie sowie der Anlagen- und Maschinenbau.  Die Vielzahl von wissenschaftlichen Fragestellungen, die sich aus der Komplexität der Batteriezellproduktion ergeben, kann erst durch eine intensive Zusammenarbeit der relevanten deutschen Forschungseinrichtungen erfolgreich bearbeitet werden.

Ziel von ProZell ist es, den Produktionsprozess von Batteriezellen und dessen Einfluss auf die Zelleigenschaften sowie die Produktentstehungskosten zu erarbeiten, im Detail zu verstehen und wissenschaftlich beschreiben zu können sowie für neue Batteriegenerationen weiterzuentwickeln. Damit soll die wissenschaftliche Basis für den Aufbau und die nachhaltige Weiterentwicklung einer international führenden, wettbewerbsfähigen Batteriezellproduktion in Deutschland gelegt werden.

 

 

(Quellen: BMBF, August-Wilhelm Scheer Institut, MaterialDigital)