Vollautomatisierte Batterieforschung

Neuartige und leistungsfähige Speicher herzustellen, die den wachsenden Anforderungen der Verkehrs- und Energiewende gerecht werden, ist eine große Herausforderung – vor allem, weil es von der Idee bis zum fertigen Produkt mit den derzeit angewandten Methoden Jahrzehnte dauert. Darauf weisen das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Ulm und das Helmholtz-Institut Ulm in einer Mitteilung hin. Deshalb haben die drei Institute sich zu einer Forschungskooperation zusammengeschlossen, aus der ein autonomes Forschungslabor hervorgegangen ist. Dieses ging im Februar in Betrieb und soll als Leuchtturmprojekt den Weg in die Zukunft der Batterieherstellung weisen.

Laut Helge Stein versetzt die neue Materialentwicklungsplattform das Team in die Lage, Batterien und deren Einzelkomponenten automatisiert zu synthetisieren und zusammenzubauen, Messungen anzustoßen und diese vollautomatisiert auszuwerten. „Basierend auf der Datenlage kann die KI-gestützte Anlage sogar entscheiden, welches Experiment als nächstes durchgeführt werden soll“, so der Professor am KIT und Forschungsbereichssprecher des Exzellenzclusters „POLiS“, wo das Projekt auch entwickelt und umgesetzt wurde. Die Anlage mit der Bezeichnung „PLACES/R“ (Platform for Accelerated Electrochemical Energy Storage Research) sei die weltweit erste vollintegrierte Plattform zur beschleunigten Forschung im Bereich der elektrochemischen Energiespeicherung, heißt es in der Mitteilung weiter.

Welche Bedeutung die Plattform hat, beschreibt Stein am Beispiel der für die Batterieforschung typischen Suche nach der idealen Kombination aus Materialien, deren Zusammensetzung und Verfahrenstechniken. „Unsere Anlage kann mehrere hundert solcher Variationen am Tag testen. Dies entspricht in etwa dem durchschnittlichen Lebenswerk eines Forschenden“, so der Wissenschaftler. Neben der Beschleunigung durch Automatisierung könne durch die Algorithmen und KI eine zusätzliche, um den Faktor zehn schnellere Optimierung erreicht werden. Damit könnten vielversprechende Batteriekonzepte noch schneller und kostengünstiger zur Marktreife gebracht werden.