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Bayerisches Zentrum für Batterietechnik (BayBatt)

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Mitglieder

Dank der interdisziplinären Ausrichtung des BayBatt stammen die Mitglieder aus vier verschiedenen Fakultäten und decken alle Größenskalen der Batterieforschung beziehungsweise alle Stufen der Wertschöpfungskette der Batterie ab:

Physik

*Prof. Dr. Harald Oberhofer, Lehrstuhl für Theoretische Physik VIIEinklappen

Der Lehrstuhl für Theoretische Physik VII konzentriert sich auf computer- und datengestützte Untersuchungen von  Ladungsträgertransport in verschiedenen Materialien, wie Batteriekomponenten und Photo-Elektrokatalysatoren und (Metall-) organischen Halbleitern. Grundlegende Prozesse werden dabei mittels ab-initio Methoden simuliert und die so generierten Daten mit statistischen und maschinenlernenden Methoden analysiert um generelle Struktur-Funktionsbeziehungen abzuleiten.

Chemie

​Prof. Dr. Seema Agarwal, Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie IIEinklappen

Die AG von Prof. Seema Agarwal am Lehrstuhl Makromolekulare Chemie II verfügt über Expertise in der Polymersynthese, der Herstellung und Strukturierung von Kompositen sowie Prozessierungsmethoden. Innerhalb des BayBatt werden Separatoren auf Basis von Hochtemperaturpolymeren entwickelt, um thermische und mechanische Stabilität sowie gute Benetzbarkeit zu erreichen. Die ionische Leitfähigkeit des Separators wird durch Verwendung von Lithiumionen leitenden Additiven erreicht.

​*Prof. Dr. Matteo Bianchini, Lehrstuhl für Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische EnergiespeicherEinklappen

Der Schwerpunkt des Lehrstuhls für Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher liegt in der Verbesserung der aktuellen Generation von Li-Ionen-Batterien sowie in der Entwicklung von Technologien der nächsten Generation wie Na-Ionen- oder Festkörperbatterien durch Design, Synthese und Charakterisierung neuartiger Elektrodenmaterialien. Elektrodenmaterialien sind das „Herz“ von Energiespeichern und bestimmen deren Leistungsfähigkeit. Verbesserte Kathoden- und Anodenmaterialien sind der Schlüssel zu leistungsfähigeren und langlebigeren Batterien.

​​*Prof. Dr. Josef Breu, Lehrstuhl für Anorganische Kolloidchemie für elektrochemische EnergiespeicherEinklappen

Am Lehrstuhl Anorganische Kolloidchemie für elektrochemische Energiespeicher steht die hierarchische Strukturierung von Festkörpermaterialien im Fokus. Die ausgewiesene Expertise zur Synthese und Strukturierung von neuartigen Materialien auf der nm- bis µm-Skala ermöglicht den Zugang zu innovativen, hochkapazitiven und sicheren Aktivmaterialien auf der Kathodenseite.

*Prof. Dr. André Gröschel, Lehrstuhl für Polymermaterialien für elektrochemische SpeicherEinklappen

Der Lehrstuhl für Polymermaterialien für elektrochemische Speicher entwickelt Polymerkomponenten für Metallionen- und Metallbatterien. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von festen Polymerelektrolyten, Bindemitteln mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und der Strukturierung von Elektrodenmaterialien (sowohl anorganisch als auch organisch). Polymere spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Batterien, da sie die Sicherheit erhöhen, das Gewicht reduzieren und das Recycling erleichtern können.

*Prof. Dr. Johannes Margraf, Lehrstuhl für ​Physikalische Chemie V - Theorie und Maschinelles LernenEinklappen

Der Lehrstuhl für Physikalische Chemie V - Theorie und Maschinelles Lernen befasst sich mit der theoretischen Modellierung von funktionalen Energiematerialien, wie sie in der (Photo-)Katalyse, in Batterien, und in organischen Solarzellen verwendet werden. Dazu nutzen wir atomistische Simulationen und maschinelles Lernen. Ziel dieser Untersuchungen ist die Erlangung von mechanistischem Verständnis über die Funktion dieser Materialien, sowie das Design neuer Materialien.

​​Prof. Dr. Roland Marschall, Lehrstuhl für Physikalische Chemie III - ​Nachhaltige Materialien für solare EnergieumwandlungEinklappen

​Der Lehrstuhl für Physikalische Chemie III kombiniert anorganische Synthesemethoden mit gründlicher physiko-chemischer Charakterisierung. Im Rahmen des BayBatt werden neue Aktivmaterialien entwickelt und im Hinblick auf optimales Benetzungsverhalten strukturiert. Darüber hinaus werden detaillierte elektrochemische und spektroskopische Untersuchungen an Materialentwicklungen von Kooperationspartnern durchgeführt.

​Prof. Dr. Georg Papastavrou, Lehrstuhl für Physikalische Chemie IIEinklappen

Der Lehrstuhl für Physikalische Chemie II ist auf die Untersuchung von Grenzflächen spezialisiert. Insbesondere wird an Rastersondenmethoden u.a. in Kombination mit elektrochemischen Techniken gearbeitet. Diese analytischen Methoden sollen innerhalb des BayBatt erstmals auf Elektrodenmaterialien angewendet werden.

​Prof. Dr. Markus Retsch, Lehrstuhl für Physikalische Chemie IEinklappen

Der Lehrstuhl für Physikalische Chemie I ist ausgewiesen in der Modellierung von Wärmetransport und dessen Analytik, unter anderem via Laser Flash Analyse, Lock-In-Thermographie und photo-akustischen Methoden. Schwerpunkte sind der Wärmetransport in kolloidalen Materialien sowie dünnen Filmen. Innerhalb des BayBatt werden auf Basis dieser Tätigkeiten operando-Analysen und echtzeitfähige Methoden entwickelt, die der Beschreibung des internen aktuellen und zukünftigen Zellzustands dienen und damit eine sensorgestützte, modellbasierte Selbsteinschätzung des Batteriesystems erlauben.

Prof. Dr. Jürgen Senker, Lehrstuhl für Anorganische Chemie IIIEinklappen

Der Lehrstuhl für Anorganische Chemie III befasst sich mit nanoporösen Funktionsmaterialien und ihrer Verwendung für Elektrolyt-Wirtsysteme in elektrochemischen Energiespeichern und -wandlern. Durch die Kombination von Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie und Diffusometrie mit Diffraktion, elektrochemischer Impedanzspektroskopie und quantenmechanischer Modellierung untersuchen wir - in- und ex-situ - Confinement-Effekte der Matrix auf die Mobilität und den Transport der Elektrolytkomponenten. Dies ermöglicht die Entwicklung hocheffizienter und sicherer Separatormaterialien.

​Prof. Dr. Mukundan Thelakkat, AG für Angewandte FunktionspolymereEinklappen

Die AG von Prof. Mukundan Thelakkat am Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I besitzt langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der maßgeschneiderten Synthese von Funktionspolymeren für diverse Anwendungen in elektrischen und elektronischen Bauelementen. Im Rahmen des BayBatt werden neuartige ionenleitende Polymere konzipiert und deren Eignung als Festelektrolyt evaluiert.

​​*Prof. Dr. Nella Vargas-Barbosa, Lehrstuhl für ElektrochemieEinklappen

Der Lehrstuhl für Elektrochemie zielt auf ein grundlegendes Verständnis der für die Energieumwandlung und -speicherung relevanten Grenzflächen ab, indem er die Komplementarität von Methoden im Zeit- und Frequenzbereich nutzt. Wir sind besonders daran interessiert, die elektrochemische Impedanzspektroskopie als Methode für ein schnelles Screening von Transport- und Leistungseigenschaften wie ionische Leitfähigkeit und elektrokatalytische Aktivität einzusetzen.

*N.N., Lehrstuhl für Operando-Analytik elektrochemischer EnergiespeicherEinklappen

Dieser Lehrstuhl wird aus Mitteln der Hightech Agenda des Freistaats Bayern neu eingerichtet.

Ingenieurwissenschaften

​Prof. Dr.-Ing. Mark-Matthias Bakran, Lehrstuhl für MechatronikEinklappen

Das Forschungsgebiet des Lehrstuhls für Mechatronik ist die elektrische Energiewandlung mit Leistungselektronik, wobei die Untersuchungen vom Halbleiter bis zum System reichen. Damit stellt das Forschungsgebiet das Bindeglied zwischen Batterie und Verbraucher bzw. Erzeuger dar.

*Prof. Dr. Francesco Ciucci, Lehrstuhl für Elektrodendesign elektrochemischer EnergiespeicherEinklappen

Der Lehrstuhl für Elektrodendesign elektrochemischer Energiespeicher konzentriert sich auf Materialentwicklung, Zellexpansion und Diagnostik mit Schwerpunkt auf Festkörper- und Quasi-Festkörpertechnologien. Zu den zentralen Forschungsbereichen gehört die Entwicklung innovativer Materialien und Geräte unter Verwendung von First-Principle- und Kontinuum-Level-Modellen. 

​*Prof. Dr.-Ing. Michael Danzer, Lehrstuhl für Elektrische EnergiesystemeEinklappen

Das Forschungsgebiet des Lehrstuhls Elektrische Energiesysteme ist die systemtechnische Betrachtung elektrischer und elektrochemischer Energiespeicher und -wandler. Forschungsaktivitäten sind dabei u.a. die Analyse und Modellierung von Lithium-Ionen-Batterien.

​Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper, Lehrstuhl für Umweltgerechte ProduktionstechnikEinklappen

Der Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik arbeitet in enger Verzahnung mit der mittelständischen Wirtschaft in den Forschungsfeldern der Zukunfts- und Nachhaltigkeitstechnologien Additive Fertigung/3D-Druck, Künstliche Intelligenz, Digitalisierung der Produktion, Zerspanung sowie Refabrikation. In BayBatt werden Grundlagen der Refabrikation von Batteriespeichern fokussiert.

​Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes, Keylab GlastechnologieEinklappen

Das Keylab Glastechnologie verbindet grundlegende Forschung mit anwendungsorientierter Entwicklung. Ein Schwerpunkt ist die Glasschmelz- und Verarbeitungstechnologie für Funktionsgläser, die neue Anwendungen in Batterien ermöglichen. Forschungsaktivitäten im BayBatt sind glasbasierte Separatoren, die in Extremsituationen die Sicherheit von Batterien erhöhen und die Zellalterung durch die chemische Zusammensetzung der Gläser verlangsamen. Die Separatoren werden für unterschiedliche Anwendungen gemeinsam mit Industriepartnern unter anwendungsnahen Bedingungen in Lithiumionen-Batterien geprüft.

​Prof. Dr. Christoph Helbig, Lehrstuhl für Ökologische RessourcentechnologieEinklappen

Der Lehrstuhl für Ökologische Ressourcentechnologie beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation und Bewertung globaler Materialkreisläufe von Metallen und mineralischen Rohstoffen. Der methodische Fokus liegt dabei auf Materialflussanalysen, Ökobilanzierungen und Rohstoffkritikalitätsbewertungen. Für das BayBatt besonders relevant sind Fragestellungen zur Rohstoffverfügbarkeit von Kathoden- und Anodenmaterialien sowie die zukünftige Entwicklung der Recyclingpotentiale.

Prof. Dr. Christopher Künneth, Juniorprofessur für ​Computational Materials ScienceEinklappen

Das Gebiet der Polymerbatterie-Informatik nutzt datengetriebene Methoden für die Forschung an Polymerbatterien. Modelle des maschinellen Lernens werden auf der Grundlage von Daten aus Experimenten, Berechnungen und der Literatur trainiert und nutzen synergetische Strategien aus Experimenten und Berechnungen, um Polymerelektroden oder Elektrolyte zu entwerfen, aber auch um ganze Batteriesysteme ganzheitlich zu konzipieren, einschließlich Elektroden, Elektrolyten, Bindemitteln, leitenden Materialien und möglichen Formen. Die Polymerbatterie-Informatik befasst sich auch mit datengetriebenen Batteriemanagementaufgaben wie Lebensdauerprognosen, Ladungs- und Entladeoptimierungen sowie Zustandsüberwachung in Bezug auf Gesundheitszustand und Temperatur.

*Prof. Dr.-Ing. Vincent Lorentz, Lehrstuhl für Elektronik elektrischer EnergiespeicherEinklappen

Der Lehrstuhl Elektronik elektrischer Energiespeicher arbeitet im BayBatt zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) in Erlangen an Lösungen für die elektronische Überwachung und Steuerung von elektrischen Energiespeichersystemen wie Batterien, Supercaps und Brennstoffzellen, die in mobilen und stationären Anwendungen zum Einsatz kommen. Die eingebettete foxBMS® Batterie-Management-System-Plattform, die aus einer Initiative des Fraunhofer IISB im Jahr 2015 entstand und am BayBatt weiterentwickelt wird, ermöglicht die Erforschung und Validierung von sichereren, robusteren und zuverlässigeren Systemarchitekturen für intelligente Energiespeichersysteme.

​Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos, Lehrstuhl für FunktionsmaterialienEinklappen

Der Lehrstuhl Funktionsmaterialien arbeitet u.a. an neuen Materialien und Technologien für die Energiewandlung. Dabei stehen neuartige Batteriekonzepte, Materialien und deren Verarbeitung im Fokus, die innerhalb des BayBatt die Basis für die Entwicklung innovativer Batteriespeicher bilden.

​*Prof. Dr.-Ing. Fridolin Röder, Juniorprofessur für Methoden des BatteriemanagementsEinklappen

Das Forschungsgebiet der Juniorprofessur für Methoden des Batteriemanagements ist die modellgestützte Entwicklung von Betriebsstrategien und Methoden der Zustandsdiagnose für Batteriemanagementsysteme.

​Prof. Dr.-Ing. Christina Roth, Lehrstuhl für WerkstoffverfahrenstechnikEinklappen

Am Lehrstuhl Werkstoffverfahrenstechnik werden Prozesse und Materialien der elektrochemischen Energiewandlung und -speicherung erforscht. Im Fokus steht die Entwicklung von spektroskopischen Methoden zur in-operando Charakterisierung von Energiematerialien sowie von Verfahren zur kontrollierten 3D-Strukturierung poröser Elektroden, u. a. mittels des Elektrospinnverfahrens. Aktuelle Arbeiten befassen sich mit der Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffmaterialien und porösen Elektroden u.a. für Lithiumionen- und Redox-Flow-Batterien.

*Prof. Dr.-Ing. Jan Philipp Schmidt, Lehrstuhl für Systemtechnik elektrischer EnergiespeicherEinklappen

Der Lehrstuhl Systemtechnik elektrischer Energiespeicher beschäftigt sich mit dem optimalen Design und der Auslegung von Batteriespeichern von der Zelle aufwärts. Wesentliche Kenngrößen wie Leistungs- und Energiedichte sowie Systemeigenschaften wie Sicherheit und Zuverlässigkeit entstehen erst im Zusammenspiel der Teilsysteme Zelle, mechanischer Aufbau, Thermomanagement, Elektronik und Software. Durch den integrativen Charakter stellt der Lehrstuhl im BayBatt die Brücke von den Komponenten zur Anwendung des Batteriesystems dar.

Wirtschaftsinformatik

Prof. Dr. Jens Strüker, Wirtschaftsinformatik und Digitales EnergiemanagementEinklappen

Die Professur für Wirtschaftsinformatik und Digitales Energiemanagement erforscht u.a. das Potenzial digitaler Technologien für die Energiewirtschaft und welche Freiheitsgrade diese für eine Echtzeit-Energiewirtschaft und für einen effektiven Klimaschutz bieten. Im Rahmen des BayBatt soll durch die Entwicklung einer Echtzeit-CO2-Bepreisung des Stroms in und aus dem Batteriespeicher sowie durch flexible Interaktion mit unterschiedlichen Energiemärkten ein Batteriemanagementsystem entwickelt werden, um die Wirtschaftlichkeit von Batteriespeichern und die Nachweisbarkeit der Stromnutzung zu erhöhen. 

​*N.N., Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und vernetzte EnergiespeicherEinklappen

Nachwuchsgruppen

*Dr. Helen GrüningerEinklappen

Die Nachwuchsgruppe entwickelt eine in-situ-/operando-NMR-Plattform für systematische Untersuchungen struktureller Änderungen in verschiedenen Li- und Na-Batteriematerialien sowie vollständiger Batteriezellen aufgrund des Ionentransports während des (Ent-)Ladevorgangs. Die NMR-Spektroskopie ermöglicht eine Charakterisierung lokaler Strukturen und der Phasenzusammensetzung amorpher und kristalliner Phasen, die Untersuchung struktureller Unordnung, sowie eine Analyse der lokalen Dynamik der aktiven Ionen in Festkörper-Elektrolyten, Kathoden oder Anoden. Die kombinierten Informationen über Dynamik und Struktur erlauben dann eine Korrelation der Ionenmobilität in verschiedenen Batteriekomponenten mit transienten Strukturen und/oder Dimensionalitäten in Elektroden- oder Festelektrolytmaterialien.

Die Nachwuchsgruppe ist am Lehrstuhl für Anorganische Chemie III tätig.​

*Dr. Qingsong WangEinklappen

Die Nachwuchsgruppe ist am Lehrstuhl für Anorganische Aktivmaterialien elektrochemischer Speicher tätig.

*Diese Professuren und Nachwuchsgruppen werden durch die Hightech Agenda des Freistaats Bayern finanziert.


Verantwortlich für die Redaktion: BayBatt Geschäftsstelle

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