Der weltweite Ausbau erneuerbarer Energien verändert die Anforderungen an die Energieinfrastruktur grundlegend. Um Strom aus Wind- und Solaranlagen zuverlässig verfügbar zu machen, werden leistungsfähige stationäre Batteriespeicher zu einer Schlüsseltechnologie der Energiewende. Genau hier setzt das Forschungsprojekt PHOENICS an: Ein steirisches Konsortium entwickelt die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batteriezellen für stationäre Speicheranwendungen.

Im Mittelpunkt steht die Erforschung und Weiterentwicklung des innovativen Kathodenmaterials Lithium-Mangan-Eisenphosphat (LMFP). Dieses Material verspricht eine höhere Energiedichte als heutige Standardlösungen und kombiniert diese mit hoher Sicherheit, langer Lebensdauer sowie einer nachhaltigen Rohstoffbasis. Ziel des Projekts ist es, leistungsfähige Batteriespeicher zu entwickeln, die wirtschaftlicher, ressourcenschonender und langfristig wettbewerbsfähiger sind.

Starke Forschungsallianz entlang der gesamten Wertschöpfungskette

Koordiniert wird PHOENICS von der VIRTUAL VEHICLE Research GmbH gemeinsam mit den Partnern VARTA Innovation GmbH, Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL) und AVL List GmbH. Das Konsortium bündelt entlang der gesamten Wertschöpfungskette Kompetenzen aus Materialentwicklung, Zellfertigung, Charakterisierung, Simulation und Sicherheitsbewertung.

PHOENICS knüpft dabei an die erfolgreiche Zusammenarbeit im Vorgängerprojekt OpMoSi an und stärkt die in Österreich einzigartige Vernetzung von Forschung und Industrie im Bereich moderner Batterietechnologien.

LMFP: Vielversprechende Alternative für zukünftige Batteriespeicher

Lithium-Mangan-Eisenphosphat gilt als eine der vielversprechendsten Weiterentwicklungen etablierter Lithium-Eisenphosphat-Technologien (LFP). Während LFP-Batterien bereits für ihre hohe Sicherheit, Robustheit und den Verzicht auf kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel bekannt sind, ermöglicht LMFP zusätzlich eine um bis zu 20 Prozent höhere spezifische Energiedichte.

Damit könnte künftig mehr Energie auf gleichem Bauraum gespeichert und die Wirtschaftlichkeit stationärer Speicherlösungen weiter verbessert werden.

Gleichzeitig bestehen noch wesentliche wissenschaftliche Fragestellungen hinsichtlich Materialverhalten, Alterungsmechanismen und industrieller Verarbeitbarkeit. Diese Herausforderungen adressiert PHOENICS mit einem umfassenden Forschungsansatz, der experimentelle Untersuchungen mit modernsten Simulations- und Datenanalyseverfahren verbindet.

Von der Mikrostruktur bis zum Batteriesystem

Die Projektpartner analysieren das neue Kathodenmaterial entlang seines gesamten Lebenszyklus. Dabei kommen modernste Verfahren der Materialcharakterisierung, hochauflösende bildgebende Technologien sowie KI-gestützte Auswertungsmethoden zum Einsatz.

Ergänzend werden physikbasierte und datengetriebene Modelle entwickelt, die das Verhalten von Batteriezellen von der Mikrostruktur bis zum vollständigen Speichermodul abbilden. Durch die intelligente Verknüpfung von Experiment und Simulation können Entwicklungszyklen deutlich verkürzt und neue Materialien schneller zur Anwendungsreife gebracht werden.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Validierung der Sicherheitseigenschaften von LMFP-basierten Zellen. Spezielle Testverfahren sollen sicherstellen, dass zukünftige Speicherlösungen höchsten Anforderungen an Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit entsprechen.

Impulse für Österreich und Europa

Mit PHOENICS verfolgt das Konsortium nicht nur technologische Innovationen, sondern leistet auch einen Beitrag zur Stärkung des europäischen Batterieökosystems. Die Entwicklung leistungsfähiger und nachhaltiger Speichertechnologien gilt als zentrale Voraussetzung für eine resiliente Energieversorgung und die internationale Wettbewerbsfähigkeit Europas.

Die Projektpartner sehen in LMFP großes Potenzial für stationäre Energiespeicher. Langfristig könnten die Erkenntnisse jedoch auch neue Perspektiven für Anwendungen in der Elektromobilität eröffnen und damit den Weg für weitere Forschungs- und Entwicklungsprojekte ebnen.

Statements der Projektpartner

Dr. Philip Kargl, PHOENICS-Projektleiter, VIRTUAL VEHICLE: „Mit PHOENICS führen wir die erfolgreiche Zusammenarbeit aus dem Vorgängerprojekt OpMoSi konsequent weiter. Unsere Stärke liegt darin, modernste Simulations- und Analysemethoden mit industrieller Entwicklungskompetenz zu verbinden. Dadurch schaffen wir die Grundlage, um die LMFP Zelltechnologie besser zu verstehen, gezielt zu optimieren und für zukünftige Energiespeicher nutzbar zu machen. Das stärkt nicht nur den Forschungsstandort Österreich, sondern auch die europäische Innovationskraft im Batteriebereich.“

Dr. Roland Brunner, Gruppenleiter, Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL): „Die Mikrostruktur von Elektrodenmaterialien beeinflusst maßgeblich Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Batteriezellen. Durch die Kombination hochmoderner Materialcharakterisierung mit KI-gestützter Analyse und Modellierung gewinnen wir ein deutlich tieferes Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen und schaffen die Basis für gezielte Optimierungen.“

Dr. Isabel Kerber, Entwicklungsingenieurin, VARTA Innovation GmbH: „Unsere Expertise reicht von der Materialentwicklung über die Elektrodenfertigung bis zur vollständigen Zellintegration. Im Rahmen von PHOENICS nutzen wir dieses Know-how, um leistungsfähige LMFP-Zellen mit hoher Qualität, langer Lebensdauer und optimaler Prozessstabilität zu entwickeln.“

Dr. Roland Wanker, Geschäftsbereichsleiter Advanced Simulation Technologies bei AVL: „AVL bringt langjährige Erfahrung in der elektrochemischen Modellierung und Simulation von Batteriezellen und Batteriesystemen in das Projekt ein. Durch die Verbindung physikalischer Modelle mit Methoden des maschinellen Lernens können wir kritische Betriebszustände und Sicherheitsaspekte frühzeitig vorhersagen und so die Entwicklung robuster Energiespeicher wesentlich beschleunigen.“