Call: Fortschrittliche Hochleistungs-Li-Ionen-Batterien der Generation 4a, 4b (Festkörperbatterien) zur Unterstützung der Elektromobilität und anderer Anwendungen (Batteries Partnership)

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Programm
Akronym HE-CL5-D2
Art des Fonds Direkte Mittelverwaltung
Beschreibung zu Programm
"Horizont Europa - Cluster 5 - Ziel 2: Sektorenübergreifende Lösungen für die Klimawende"

Dieses Ziel deckt Themenbereiche ab, die von Natur aus übergreifend sind und Schlüssellösungen für Klima-, Energie- und Mobilitätsanwendungen bieten können. Im Einklang mit dem Geltungsbereich von Cluster 5 sind solche Bereiche Batterien, Wasserstoff, Gemeinden und Städte, bahnbrechende Technologien im Frühstadium sowie bürgerschaftliches Engagement. Obwohl diese Bereiche in Bezug auf Herausforderungen, Stakeholder-Gemeinschaften und erwartete Auswirkungen sehr unterschiedlich sind, haben sie ihren übergreifenden Charakter als verbindendes Merkmal und werden daher unter dieser Destination zusammengefasst.

Dieses Ziel trägt zu den folgenden Strategischen Schlüsselorientierungen (KSO) des Strategieplans bei:

  • C: Europa durch die Transformation seiner Mobilitäts-, Energie-, Bau- und Produktionssysteme zur ersten digital ermöglichten zirkulären, klimaneutralen und nachhaltigen Wirtschaft machen;
  • A: Förderung einer offenen strategischen Autonomie[["Offene strategische Autonomie" bezieht sich auf den Begriff "strategische Autonomie bei gleichzeitiger Wahrung einer offenen Wirtschaft", wie er in den Schlussfolgerungen des Europäischen Rates vom 1. bis 2. Oktober 2020 zum Ausdruck kommt.]], indem sie die Entwicklung digitaler, grundlegender und neu entstehender Schlüsseltechnologien, Sektoren und Wertschöpfungsketten anführt, um den digitalen und grünen Wandel durch auf den Menschen ausgerichtete Technologien und Innovationen zu beschleunigen und zu lenken;
  • D: Schaffung einer widerstandsfähigeren, inklusiveren und demokratischeren europäischen Gesellschaft, die auf Bedrohungen und Katastrophen vorbereitet ist und darauf reagieren kann, Ungleichheiten beseitigt und eine hochwertige Gesundheitsversorgung bereitstellt und alle Bürgerinnen und Bürger befähigt, im Rahmen des grünen und digitalen Wandels zu handeln.

Es umfasst die folgenden Wirkungsbereiche:

  •  Industrielle Führung bei Schlüssel- und Zukunftstechnologien, die für die Menschen arbeiten
  •  Erschwingliche und saubere Energie
  •  Intelligenter und nachhaltiger Transport

Die erwartete Wirkung ist, in Übereinstimmung mit dem Strategieplan, ein Beitrag zum "sauberen und nachhaltigen Übergang des Energie- und Verkehrssektors zur Klimaneutralität, der durch innovative, bereichsübergreifende Lösungen erleichtert wird", insbesondere durch:

  1. Förderung eines europäischen Forschungs- und Innovations-Ökosystems von Weltrang zu Batterien entlang der Wertschöpfungskette auf der Grundlage nachhaltiger Wege. Dazu gehört die Verbesserung der technologischen Leistung, um die Attraktivität für die Anwender zu erhöhen (insbesondere in Bezug auf Sicherheit, Kosten, Benutzerkomfort, schnelles Aufladen und ökologischen Fußabdruck), wobei gleichzeitig die Schaffung einer wettbewerbsfähigen, zirkulären und nachhaltigen europäischen Wertschöpfungskette für die Batterieherstellung unterstützt wird (nähere Informationen unten).
  2. Erhöhte Effizienz der Energie-, Ressourcenverbrauchs- und Mobilitätsmuster der europäischen Städte und Gemeinden sowie die allgemeine Nachhaltigkeit der Städte und Gemeinden, wodurch ihre Klimaresistenz und Attraktivität für Unternehmen und Bürger auf ganzheitliche Weise verbessert wird. Dazu gehören auch die Verbesserung der Luft- und Wasserqualität, die Widerstandsfähigkeit der Energieversorgung, intelligente Mobilitätsdienste und Logistik, die Lebensqualität und Zugänglichkeit der Städte, die öffentliche Gesundheit, komfortables, erschwingliches emissionsfreies Wohnen sowie die Nutzung relevanter europäischer Technologien und Kenntnisse (nähere Informationen unten).
  3. Erleichterung des Wandels zu einer klimaneutralen Gesellschaft im Einklang mit den EU-Klimazielen für 2050 durch eine effektivere Einbindung und Befähigung der Bürger zur Beteiligung am Übergang, von der Planung über die Entscheidungsfindung bis hin zur Umsetzung (nähere Informationen unten).
  4. Förderung der Entwicklung neuer Technologien mit hohem Potenzial zur Ermöglichung von Null-Treibhausgas- und negativen Emissionen in den Bereichen Energie und Verkehr (ausführlichere Informationen unten).

Eine wettbewerbsfähige und nachhaltige europäische Batterie-Wertschöpfungskette

Batterien werden die Einführung emissionsfreier Mobilität und die Speicherung erneuerbarer Energien ermöglichen. Sie tragen zum europäischen Green Deal bei und unterstützen die UN-SDGs, indem sie einen dynamischen, verantwortungsvollen und nachhaltigen Markt schaffen. Neben der Klimaneutralität tragen Batterien auch direkt und indirekt zu anderen UN-SDGs bei, wie z. B. der Ermöglichung von dezentralen und netzfernen Energielösungen.

Der strategische Weg ist einerseits, dass Europa schnell seine technologische Wettbewerbsfähigkeit wiedererlangt, um einen signifikanten Marktanteil des neuen und schnell wachsenden Marktes für wiederaufladbare Batterien zu erobern, und andererseits, dass es in die längerfristige Erforschung zukünftiger Batterietechnologien investiert, um die langfristige technologische Führung und industrielle Wettbewerbsfähigkeit Europas zu etablieren

Die Partnerschaft "Auf dem Weg zu einer wettbewerbsfähigen europäischen industriellen Batteriewertschöpfungskette für stationäre Anwendungen und E-Mobilität", zu der alle batteriebezogenen Themen im Rahmen dieser Destination beitragen werden, zielt darauf ab, eine weltweit führende nachhaltige und zirkuläre europäische Batteriewertschöpfungskette zu etablieren, um den Wandel zu einer kohlenstoffneutralen Gesellschaft voranzutreiben.

Die wichtigsten Auswirkungen, die durch Themen, die auf die Batterie-Wertschöpfungskette unter dieser Destination abzielen, erzielt werden sollen, sind:

  • Erhöhte globale Wettbewerbsfähigkeit des europäischen Batterie-Ökosystems durch generiertes Wissen und Spitzentechnologien in den Bereichen Batteriematerialien, Zelldesign, Herstellung und Recycling;
  • Beschleunigtes Wachstum einer innovativen, wettbewerbsfähigen und nachhaltigen Batterieproduktionsindustrie in Europa;
  • Beschleunigte Einführung von elektrifizierter Mobilität durch erhöhte Attraktivität für Bürger und Unternehmen, durch niedrigere Preise, bessere Leistung und Sicherheit, zuverlässigen Betrieb von E-Fahrzeugen. Erhöhte Netzflexibilität, erhöhter Anteil der Integration erneuerbarer Energien und erleichterter Eigenverbrauch und Teilnahme an Energiemärkten durch Bürger und Unternehmen;
  • Erhöhte Gesamtnachhaltigkeit und verbesserte Ökobilanz jedes Segments der Batterie-Wertschöpfungskette. Entwicklung und Etablierung innovativer Recycling-Netzwerke und -Technologien und in Übereinstimmung mit dem Europäischen Aktionsplan für Kreislaufwirtschaft vom März 2020, beschleunigte Einführung von Kreislaufdesigns und ganzheitlichem Kreislaufansatz für geförderte Innovationen;
  • Erhöhte Nutzung und Zuverlässigkeit von Batterien durch Demonstration innovativer Anwendungsfälle der Batterieintegration in stationäre Energiespeicher und Fahrzeuge/Schiffe/Flugzeuge (in Zusammenarbeit mit anderen Partnerschaften).

Gemeinden und Städte

Dieses Arbeitsprogramm enthält nur einige wenige Aktivitäten. Der Großteil der Aktivitäten, die sich auf Gemeinden und Städte beziehen, wird im Laufe des Jahres 2021 als Aktualisierung des Horizon Europe Arbeitsprogramms 2021 eingeführt, sobald die Vorbereitungsphase der Horizon Europe Missionen abgeschlossen ist.

Aufkommende bahnbrechende Technologien und Klimalösungen

Obwohl der Beitrag einer breiten Palette von Technologien zur Erreichung der Klimaneutralität bereits absehbar ist, sollte die EU-F&I-Programmierung auch Raum für neu entstehende und bahnbrechende Technologien mit einem hohen Potenzial zur Erreichung der Klimaneutralität lassen. Diese Technologien können eine wichtige Rolle bei der Erreichung des Ziels der EU spielen, bis 2050 klimaneutral zu werden.

Relevante Themen, die im Rahmen dieses Ziels unterstützt werden, überschneiden sich nicht mit Aktivitäten, die im Rahmen von Säule I oder III unterstützt werden, sondern konzentrieren sich auf neu entstehende Technologien, die den Übergang zum Klima ermöglichen können, und verfolgen gleichzeitig einen technologieneutralen Bottom-up-Ansatz und die Unterstützung von Schlüsseltechnologien, die das Erreichen der Klimaneutralität unterstützen sollen. Die Forschung in diesem Bereich ist überwiegend technologischer Natur, sollte aber gegebenenfalls auch von Bewertungen der Umweltauswirkungen, der sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen und des möglichen Regelungsbedarfs sowie von Maßnahmen zur Unterstützung der Schaffung von Wertschöpfungsketten und zum Aufbau neuer Ökosysteme von Akteuren, die an bahnbrechenden Technologien arbeiten, begleitet werden.

Die wichtigsten erwarteten Auswirkungen, die durch Themen, die auf bahnbrechende Technologien und Klimalösungen abzielen, im Rahmen dieses Ziels erzeugt werden, sind

  • Entstehung von unvorhergesehenen Technologien, die neue Null-Treibhausgas- und negative Emissionen in den Bereichen Energie und Transport ermöglichen;
  • Entwicklung von Technologien mit hohem Risiko und hohem Ertrag, um den Übergang zu einer treibhausgasneutralen europäischen Wirtschaft zu ermöglichen;

Einbindung von Bürger*innen und Interessenvertreter*innen

Der Übergang zu klimaneutralen Volkswirtschaften und Gesellschaften bis 2050 ist die entscheidende Herausforderung dieses Jahrhunderts. Die Herausforderung ist nicht nur technischer Natur: Sie erfordert weitreichende gesellschaftliche Veränderungen und die Anpassung von Lebensstilen und Verhaltensweisen. Die Einbindung von Bürgern und Stakeholdern ist daher entscheidend für den Erfolg des Europäischen Green Deals, ebenso wie der verstärkte Rückgriff auf die Sozial- und Geisteswissenschaften (SSH) neben den naturwissenschaftlichen, technischen, ingenieurwissenschaftlichen und mathematischen (STEM) Disziplinen.

Die Themen dieses Abschnitts stehen nicht für sich allein, sondern zielen darauf ab, die breitere Integration ("Mainstreaming") von Bürger*innen- und Stakeholder-Engagement sowie der Sozial- und Geisteswissenschaften (SSH) über die gesamte Horizon Europe-Programmkarte und insbesondere Cluster 5 zu ergänzen und zu unterstützen.

Die wichtigsten erwarteten Auswirkungen von Themen, die auf Bürger*innen- und Stakeholder-Engagement im Rahmen dieser Destination abzielen, sind:

  • Ein besseres Verständnis der gesellschaftlichen Auswirkungen des Klimawandels, einschließlich seiner Verteilungsfolgen;
  • Effektivere politische Interventionen, die gemeinsam mit den Zielgruppen entwickelt werden und auf qualitativ hochwertiger Politikberatung aufbauen;
  • Größere gesellschaftliche Unterstützung für Übergangspolitiken und -programme, basierend auf einer größeren und konsequenteren Einbeziehung der am meisten Betroffenen.
Call
Fortschrittliche Hochleistungs-Li-Ionen-Batterien der Generation 4a, 4b (Festkörperbatterien) zur Unterstützung der Elektromobilität und anderer Anwendungen (Batteries Partnership)
Beschreibung zu Call
"Fortschrittliche Hochleistungs-Li-Ionen-Batterien der Generation 4a, 4b (Festkörperbatterien) zur Unterstützung der Elektromobilität und anderer Anwendungen (Batteries Partnership)"

Erwartetes Ergebnis

Es wird erwartet, dass die Projektergebnisse zu allen der folgenden erwarteten Ergebnisse beitragen:

  • Fortschrittliche Li-Ionen-Batterien, die Kosten, Leistung, Sicherheit, thermische Stabilität und Nachhaltigkeit bieten, mit klaren Aussichten auf eine kostengünstige Großserienfertigung und Übernahme durch den Elektromobilitätssektor.
  • Erhöhung der Energiedichte und damit Erhöhung der Fahrreichweite bei reduzierten Kosten auf Modul- und Pack-Ebene, was sich positiv auf die Kundenakzeptanz auswirkt.
  • Eine breitere Nutzerakzeptanz wird dazu beitragen, die THG-Emissionen des Verkehrssektors zu reduzieren und die Bemühungen der EU unterstützen, bis 2050 klimaneutral zu werden.

Übersetzt man diese Ergebnisse in indikative KPIs, um die F&I-Bemühungen zu lenken, wird empfohlen, die folgenden Ziele bis 2030 und darüber hinaus zu erreichen:

  • Gravimetrische Energiedichte auf Zellebene von 400+ Wh/kg volumetrische Energiedichte auf Zellebene von 800+ Wh/l (Gen 4a), fortschreitend auf 1000+ Wh/l (Gen 4b).
  • Zyklenlebensdauer bis zu 3000 und darüber hinaus und die Fähigkeit, mit einer Laderate von 3-5C zu arbeiten (für die Luftfahrt bis zu 10C).
  • Kosten auf Pack-Ebene unter 75 Euro/kWh.
  • Hochleistungsvarianten für Schnellladung, Luftfahrt, Schwerlast- und Hybridsegmente mit Zielen von >500 W/kg und >700 W/l.

Umfang:

Die übergreifenden F&I-Herausforderungen liegen in der Entwicklung von Festkörperelektrolyten, Kathoden- und Anodenmaterialien, die eine höhere thermische und elektrochemische Stabilität ermöglichen und gleichzeitig auf höhere Energie-/Leistungsdichten, schnelles Laden, Zyklierbarkeit und verbesserte Sicherheit abzielen. Diese neuen Materialien sollen dazu beitragen, das thermische Durchgehen in einem frühen Stadium zu kontrollieren und ausbreitungsfreie Designs zu schaffen. Die Entwicklungen sollten von der Verwendung konventioneller Materialien bis hin zur Verwendung von Anodenmaterialien auf Li-Metall-Basis reichen und darauf abzielen, die Menge des bei der Herstellung verwendeten Kobalts zusätzlich zu den anderen oben aufgeführten erwarteten Ergebnissen zu reduzieren. Die Projekte sollten sich an laufenden H2020-Projekten zu diesem Thema orientieren, insbesondere aus dem H2020-LC-BAT-2020-Aufruf und deren öffentlich zugänglichen Ergebnissen.

  • Für Generation 4a (Festkörper mit konventionellen Materialien) wird erwartet, dass die Projekte alle Aufzählungspunkte abdecken:
    • Entwicklung von aktiven Materialien mit niedrigem Gleichstromwiderstand;
    • Verringerung der Dicke der Anode;
    • Entwicklung von dünnen Festelektrolyten mit hoher Ionenleitfähigkeit;
    • Entwicklung von Konzepten/Strategien zur Herstellung neuer Festelektrolyt-Zwischenschichten;
    • Verbesserung des Interface-Designs, um einen effizienten Ladungstransfer und elektrochemische Stabilität sowie eine verbesserte mechanische Stabilität der Zelle zu gewährleisten;
    • Es wird erwartet, dass der vorgeschlagene Ansatz keine negativen Auswirkungen auf Energiedichten, Sicherheit und Zyklierbarkeit hat;
    • Entwicklung von Beschichtungsstrategien für Stromabnehmer.
  •     Für die Generation 4b (Festkörper mit Li-Metall-basierten Anodenmaterialien) werden Projekte erwartet, die einen oder mehrere Punkte abdecken:
    • Neue Materialien und/oder Chemien zur Erhöhung der Energiedichten über den Stand der Technik von Batterien, die in Elektromobilitätsanwendungen eingesetzt werden.
    • Auf der Anodenseite erscheint Lithium-Metall als die attraktivste Wahl in Bezug auf die gravimetrische Energiedichte.
    • Verbesserte Reversibilität, Homogenität und Dichte des Abscheidungsprozesses durch Dotierungs- oder Beschichtungsstrategien.
    • Lösungen für die Herstellung und Handhabung von Li-Metallblechen in trockener Atmosphäre.
    • Neuartige Lösungen für kostengünstige Herstellungsstrategien wie lösungsmittelfreie Elektrodenherstellung und Festelektrolytabscheidung.
    • Eine weitere Technologie (anodenlos), könnte auch durch das Design von Stromkollektoren für die reversible Elektroabscheidung von Lithium entwickelt werden. Stromkollektor-Beschichtungsstrategien, die die Lithiumabscheidung regulieren und die Zyklenleistung verbessern, können ebenfalls entwickelt werden.
    • Festkörperelektrolyte und Lithium-Metall-Anoden eröffnen den Weg zu neuen Kathodenchemien, die eine hohe Energiedichte erreichen, wie z. B. lithiumfreie Kathoden in Kombination mit Lithium-Metall oder Li-excess-Kathoden, die eine hohe irreversible Kapazität in der anodenlosen Konfiguration aufweisen.
    • Verbesserung des Interface-Designs, um einen effizienten Ladungstransfer und elektromechanische Stabilität zu gewährleisten und die mechanische Stabilität der Zelle zu verbessern.
    • Bipolare Zelldesignkonzepte und Verarbeitung.

Mit diesem Thema wird die ko-programmierte Europäische Partnerschaft "Towards a competitive European industrial battery value chain for stationary applications and e-mobility" umgesetzt.

Übergreifende Prioritäten:

Themen Forschung & Innovation, Technologietransfer & -austausch, Klima, Klimawandel, Umwelt & Biodiversität, Clustering, Entwicklungszusammenarbeit, wirtschaftliche Zusammenarbeit, Kreislaufwirtschaft, Nachhaltigkeit, Natürliche Ressourcen, Energieeffizienz & Erneuerbare Engerie, Grüne Technologien & Green Deal, Mobilität & Verkehr
Fördergebiet EU Mitgliedstaaten
Überseeische Länder und Hoheitsgebiete (ÜLG)
Herkunftsgebiet Antragsteller EU Mitgliedstaaten
Überseeische Länder und Hoheitsgebiete (ÜLG)
Förderfähige Antragsteller Aus- und Weiterbildungseinrichtung, Bundesland / Region / Stadt / Gemeinde / Gebietskörperschaft, Forschungseinrichtung, Interessensvertretung / Berufsverband / Gewerkschaft, Internationale Organisation, Kleine und mittlere Unternehmen, KMU (10 bis 249 Beschäftigte), Kleinstunternehmen (unter 10 Beschäftigte), NGO / NPO, Öffentliche Einrichtung, Staatsregierung, Sonstiges, Start-Up Unternehmen, Universität/(Fach)Hochschule, Unternehmen (mehr als 250 Beschäftigte bzw. undefiniert), Verein
Antragsteller Details

förderfähige Nicht-EU-Länder:

  • mit Horizont Europa assoziierte Länder
Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Arbeitsprogramms gibt es keine mit Horizont Europa assoziierten Länder. In Anbetracht des Interesses der Union, die Beziehungen zu den mit Horizont 2020 assoziierten Ländern grundsätzlich beizubehalten, wird erwartet, dass die meisten mit Horizont 2020 assoziierten Drittländer mit Horizont Europa assoziiert werden, um eine ununterbrochene Kontinuität zwischen Horizont 2020 und Horizont Europa zu gewährleisten. Darüber hinaus können auch andere Drittländer während der Laufzeit des Programms mit Horizont Europa assoziiert werden. Für die Zwecke der Förderbedingungen werden Antragsteller, die in mit Horizont 2020 assoziierten Ländern oder in anderen Drittländern, die über eine Assoziierung mit Horizont Europa verhandeln, ansässig sind, wie Einrichtungen behandelt, die in einem assoziierten Land ansässig sind, wenn das Assoziierungsabkommen von Horizont Europa mit dem betreffenden Drittland zum Zeitpunkt der Unterzeichnung der Finanzhilfevereinbarung gilt.

  • Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen

Rechtspersonen, die ihren Sitz in Ländern haben, die oben nicht aufgeführt sind, können eine Förderung erhalten, wenn dies in den besonderen Bedingungen der Aufforderung vorgesehen ist oder wenn ihre Teilnahme von der Bewilligungsbehörde als wesentlich für die Durchführung der Maßnahme angesehen wird.

Sonderfälle:

  • Verbundene Einrichtungen - Verbundene Einrichtungen sind förderfähig, wenn sie ihren Sitz in einem der oben genannten Länder haben.
  • EU-Einrichtungen - Rechtspersonen, die nach EU-Recht gegründet wurden, können ebenfalls förderfähig sein, sofern ihr Basisrechtsakt nichts anderes vorsieht.
  • Internationale Organisationen - Internationale europäische Forschungsorganisationen sind förderfähig. Andere internationale Organisationen sind nicht förderfähig, es sei denn, ihre Beteiligung wird von der Bewilligungsbehörde als wesentlich für die Durchführung der Maßnahme angesehen. Internationale Organisationen mit Sitz in einem Mitgliedstaat oder einem assoziierten Land können eine Förderung für "Ausbildungs- und Mobilitätsmaßnahmen" erhalten, wenn dies in den besonderen Bedingungen der Aufforderung vorgesehen ist.
Projektpartner Details

Sofern in den besonderen Bedingungen für die Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen nichts anderes vorgesehen ist, sind Rechtspersonen, die ein Konsortium bilden, zur Teilnahme an den Maßnahmen berechtigt, sofern das Konsortium Folgendes umfasst

  • mindestens eine unabhängige Rechtsperson mit Sitz in einem Mitgliedstaat; und
  • mindestens zwei weitere unabhängige Rechtspersonen, die jeweils in verschiedenen Mitgliedstaaten oder assoziierten Ländern ansässig sind.
Call beginnt 24.06.2021
Call endet 19.10.2021
Art der Finanzierung Finanzhilfen

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