Startdatum:
1 maart 2018
Einddatum: 28 februari 2019

Partners: Agoria Vlaanderen, SIM en Flux50

Project Coördinator: Jean-Marc Timmermans, Agoria

Doelstellingen:
Met deze haalbaarheidsstudie willen de clusters SIM en Flux50 samen met Technologiefederatie Agoria Vlaanderen nagaan welke kansen de opkomst van (lithium-ion) batterijen brengt voor de Vlaamse industrie.

Stuurgroep LIFEBAT:
Via de stuurgroep is er betrokkenheid en interactie met de Vlaamse doelgroepbedrijven, waarvan ook een aantal een Letter of Interest ondertekenden: Absolem, Aurubis, Bluways, Dejond, JSR, Laborelec, Leclanché, PEC, Umicore. De stuurgroepsvergaderingen staan open voor alle bedrijven die geïnteresseerd zijn in de opportuniteiten door de opkomst van lithium batterijen voor de toepassingen van elektrische voertuigen en van stationaire energie-opslag. Bedrijven die wensen deel te nemen, kunnen contact opnemen met bovenvermelde coördinator van het LIFEBAT project.

Hieronder kunnen de presentaties van de voorbije stuurgroepsvergaderingen gedownload worden:
Eerste Stuurgroep 26/04/2018
2018 04 26 presentatie LIFEBAT eerste stuurgroepsvergadering Voorstelling VIS studie
2018 04 26 presentatie LIFEBAT eerste stuurgroepsvergadering First Results 
Aanwezigheidslijst
Pictures

Tweede Stuurgroep 31/08/2018
2018 08 31 presentatie LIFEBAT tweede stuurgroepsvergadering Main Agoria
2018 08 31 presentatie LIFEBAT tweede stuurgroepsvergadering WP2 results
2018 08 31 presentatie LIFEBAT tweede stuurgroepsvergadering WP3 results
Aanwezigheidslijst

Derde Stuurgroep 20/12/2018
2018 12 20 presentatie LIFEBAT derde stuurgroepsvergadering Main Agoria
2018 12 20 presentatie LIFEBAT derde stuurgroepsvergadering WP4 Results
2018 12 20 presentatie LIFEBAT derde stuurgroepsvergadering Future of Electrification by Egbert Lox
Aanwezigheidslijst

Vierde Stuurgroep 04/04/2019
2019 04 04 presentatie LIFEBAT vierde stuurgroepsvergadering Main Agoria
2019 04 04 presentatie LIFEBAT vierde stuurgroepsvergadering Eindconclusies
Aanwezigheidslijst

Hieronder kan het Reglement van Orde gedownload worden:
Reglement Van Orde

Samenvatting:
Deze studie heeft als doel om een antwoord te formuleren op volgende vragen:

  • Hoe zal de globale waardeketen van (lithium ion) batterijen evolueren, welke onderliggende technologische en economische trends zien we en welk is de huidige positie van de Vlaamse spelers?
  • Welke vereisten stellen verschillende markten zoals de energiemarkt aan batterijtechnologie en hoe kunnen we optimaal tegemoet komen aan deze vereisten?
  • Kunnen we supply chains opstellen en komen tot grootschalige maar ook laagdrempelige kleinschalige demonstratoren rond het gebruik van batterijen als buffer voor een smart grid (al dan niet in een tweede leven) ?
  • Welke know-how en producten zijn spelers in de batterijwereld (zoals Samsung, LG Chem, ea) bereid extern te verwerven (bijv batterijcomponenten, additieven, inline inspectiesystemen, veiligheidssystemen, laserlassen van metalen folies, vulsystemen, coatingprocessen, recyclage, etc?
  • Welke van deze producten en know-how is aanwezig of kan worden opgebouwd bij Vlaamse bedrijven, universiteiten of onderzoeksinstellingen? Hoe kan de in Vlaanderen aanwezige know-how indien nodig aangepast worden aan de behoeften van de (wereldwijde) markt?
  • Hoe kunnen deze know-how en producten vermarkt worden, wetende dat het gaat over een zeer competitieve, investeringsintensieve en wereldwijde markt?
  • Welke (innovatiegerichte) initiatieven vanuit industrie, overheid en kennisinstellingen zijn nodig om de Vlaamse positie in de globale waardeketen te versterken?

Resultaten:

Als algemeen beoogd resultaat van deze studie bij aanvang hadden we het volgende vooropgesteld:

  • Vlaamse bedrijven en technologieën werden geïdentificeerd die een belangrijke rol in de waardeketen van (lithium-ion) batterijen kunnen spelen;
  • Deze bedrijven, inclusief KMO’s actief betrokken en geïnformeerd zijn bij het bepalen van de nodige acties om deze aansluiting te realiseren;
  • De resulterende mogelijke innovatietrajecten kunnen worden gerealiseerd bij relevante actoren, toegankelijk voor zowel grote bedrijven als KMO’s, voor bestaande reeds actieve spelers alsook nieuwe spelers in deze markt;

In het eindverslag van het LIFEBAT project werden elk van deze elementen besproken en de belangrijkste conclusies  van deze studie worden hierna kort samengevat:

In werkpakket 2 werd een volledig overzicht gemaakt van de toekomstige evolutie van batterijtechnologieën, hun maakbaarheidsaspecten en de end-of-life technologieën waarbij telkens de internationale waardeketen werd beschreven en de mogelijkheden voor Vlaamse bedrijven met inbegrip van KMO’s geëvalueerd. Tal van kansen en concrete mogelijkheden werden geïdentificeerd.

Verder werd in werkpakket 2 een overzicht gemaakt van lopende en toekomstige O&O projecten in Vlaanderen en Europa. Teneinde de participatiegraad te verhogen werd een eerste reeks van proefprojecten in Vlaanderen voorgesteld waarachter onze Industrie, Universiteiten en RTO’s zich kunnen scharen in samenwerking met clusterorganisaties of Innovatief Bedrijfs Netwerk, eventueel in een internationaal verband. Meer details kunnen terug gevonden worden in dit rapport vanaf pagina 14.

In werkpakket 3 werd een volledig overzicht gemaakt van de huidige en toekomstige evolutie van batterijsystemen. Hierbij werd de waardeketen zeer gedetailleerd geanalyseerd. De internationale en Vlaamse spelers werden hierbij in kaart gebracht. Bovendien zijn de opportuniteiten voor de Vlaamse industrie weergegeven omtrent de toekomstige verwachte technologieën op het gebied van lichte materialen, BMS, thermisch beheer, verschillende applicaties, …

Verder werd in werkpakket 3 een reeks van project ideeën voorgesteld om de positie van de Vlaamse industrie te verstreken of om voor hun nieuwe opportuniteiten te faciliteren. Ten slotte is in werkpakket 3 een SWOT analyse uitgevoerd voor zowel de automobiele als stationaire energie-opslag. Meer details kunnen terug gevonden worden in het eindrapport vanaf pagina 30.

In werkpakket 4 werd een volledig overzicht gemaakt van de huidige waardeketen van batterijen wereldwijd en in het bijzonder in Vlaanderen. De internationale en Vlaamse spelers zijn in kaart gebracht. Bovendien zijn de opportuniteiten voor de Vlaamse industrie weergegeven omtrent de toekomstige verwachte technologieën op het gebied van actieve en passieve materialen voor volgende generatie batterijen (zoals solid state), ontmanteling (reverse manufacturing) van batterij packs, lichte materialen, BMS, thermisch beheer, applicaties, …

Tenslotte zijn in werkpakket 4 een aantal projectideeën voorgesteld om de positie van de Vlaamse industrie en onderzoekswereld te versterken of  nieuwe opportuniteiten te faciliteren. Meer details kunnen terug gevonden worden in het eindrapport vanaf pagina 46.

Daarnaast werden hieronder ook enkele concrete beleidsaanbevelingen geformuleerd, die van Vlaanderen een topregio kunnen maken op het vlak van activiteiten in de volledige waardeketen van de batterij:

  • Batterijtechnologie en -applicaties als een strategisch belangrijk domein opnemen binnen het Vlaamse energiebeleid. Stationaire Batterij pack toepassingen kunnen zorgen voor een netstabilisatie en zijn onontbeerlijk voor de transitie naar hernieuwbare elektriciteitsproductie. Ook elektrische voertuigen die aan het net gekoppeld worden, kunnen ingezet worden voor netstabilisatie via “Vehicle to Grid” concepten. Hierop zal ingezet moeten worden om de transitie naar hernieuwbare energie in Vlaanderen mogelijk te maken.
  • Batterijtechnologie en -applicaties als een strategisch belangrijk domein opnemen binnen het Vlaamse klimaatbeleid. Steeds performantere Batterij packs (lagere kosten, hogere energiedichtheid, langere levensduur, hogere laadsnelheid) zijn de belangrijkste component voor de verdere integratie van elektrische voertuigen in ons wagenpark. Elektrische en hybride voertuigen laten toe om de CO2 uitstoot van het wegtransport te laten dalen, alsook om de uitstoot van schadelijke stoffen te verminderen.
  • Batterijtechnologie en -applicaties als een strategisch belangrijk domein opnemen voor het Vlaamse innovatiebeleid, meer bepaald voor:
    • De ontwikkeling van nieuwe materialen voor de volgende generatie lithium-ion batterijen, met in het bijzonder materialen voor solid-state batterijcellen;
    • De ontwikkeling van innovatieve productieprocessen voor de productie van batterijcellen, -modules en -packs;
    • De ontwikkeling van productieprocessen voor batterijcellen, -modules en -packs met een lage CO2 footprint;
    • De ontwikkeling van innovatieve onderdelen, componenten, sensoren en algoritmen voor batterijmodules en batterijpacks;
    • De ontwikkeling van componenten en systemen voor het thermisch beheer van batterijsystemen met speciale aandacht voor verhoogde levensduur en veiligheid;
    • De ontwikkeling van verbeterde batterij applicaties voor zowel transport als stationaire energieopslagsystemen;
    • De ontwikkeling van innovatieve tweede-leven applicaties voor batterijpacks;
    • De ontwikkeling van een efficiënt inzamel- en transportsysteem voor einde-leven batterijpacks;
    • De ontwikkeling van een kosten-efficiënt geautomatiseerd ontmantelingsproces voor einde-leven batterijpacks;
    • De ontwikkeling van efficiënte recyclingprocessen voor de recuperatie van kostbare en zeldzame materialen voor batterijen.
    • Voor batterijen dient Vlaanderen voldoende innovatiemiddelen te voorzien, ook in het kader van het IPCEI - “Important Project for Common European Interest”, zodat de Vlaamse bedrijven die excelleren in de waardeketen verder ondersteund worden..
  • Opbouwen van een industrieel netwerkvan bedrijven (bijvoorbeeld via een innovatief bedrijven netwerk) doorheen de volledige waardeketen van de batterij, voor het uitwisselen en opbouwen van ervaring en kennis omtrent innovatieve componenten, processen, applicaties voor de volgende generatie van lithium ion batterijen.

Batterijtechnologie en -applicaties als een strategisch belangrijk domein opnemen voor het economisch en buitenlands beleid door het steunen en faciliteren van investeringsprojecten gerelateerd aan dit domein.

Mogelijke natrajecten:

Op basis van de analyses van de resultaten van de werkpakketten 2, 3 en in het bijzonder  van werkpakket 4 werd een strategie ontwikkeld over hoe men voor de verschillende Vlaamse bedrijven en KMO’s, over de volledige waardeketen van de batterij, acties kan ondernemen om actief te worden, een sterkere positie in te nemen, toegang te krijgen tot de Europese/internationale markt en/of zich verder te verankeren.

Deze strategie werd tijdens de 3de stuurgroepsvergadering in detail toegelicht en is hieronder schematisch weergegeven:

 Value Chain Lifebat

Op basis van deze strategie werden drie actiepunten of natrajecten geselecteerd die hieronder worden toegelicht.

Uiteindelijk zijn er meer dan 30 verschillende bedrijven en actoren geïnteresseerd om betrokken te worden bij het uitwerken van één of meer van de geselecteerde natrajecten:

Natraject 1: Battery materials for next generation and solid state batteries (A1)

Voor de bedrijven actief in het eerste luik van de waardeketen, actieve materialen en batterij cel componenten, werd gekozen  om te werken rond batterij materialen voor de volgende generatie batterijen, inclusief solid state batterijen.

Het doel van dit natraject is om te komen tot een nieuw onderzoeksprogramma voor de ontwikkeling van nieuwe materialen voor solid state batteries (Gen4a en later Gen4b en 4c) en op deze manier de sleutelpositie van onze Vlaamse bedrijven actief in dit domein te verankeren op lange termijn. Meer specifieke targets voor dit onderzoeksprogramma voor de te ontwikkelen materialen werden bepaald. Kritische succesfactoren voor dit nieuw onderzoeksprogramma zijn:

  • Bepaling van state of the art
  • Voldoende kritische massa ( ca. 2-3 M€)
  • Bereidheid tot inbreng background IP
  • Partner die nieuw elektrolyt kan en wil valoriseren
  • Infrastructuur om cellen te produceren en te testen

Verder is de vooropgestelde timing voor dit onderzoeksprogramma in lijn met de timing van de Europese roadmaps terzake.

Mogelijke opties en subsidie-instrumenten voor dit nieuw onderzoek werden geïdentificeerd, met de mogelijkheid van Industrieel O&O project ofwel via speerpuntcluster SIM of rechtstreeks bij VLAIO.

Een constructieve workshop rond dit natraject vond plaats op 21 Februari 2019.

Natraject 2: Battery pack technology demonstrator (A2)

Voor de bedrijven actief in het tweede en derde luik van de waardeketen, batterij cel en -modules productie en battery pack ontwikkeling en -applicaties, werd gekozen voor te werken rond een Battery pack technology demonstrator.

Het doel van dit natraject is om een battery pack demonstrator te onwikkelen voor gezamenlijke business development doeleinden richting potentiele Europese klanten. Verder laat dit natraject toe om kennisuitwisseling te organiseren tussen verschillende bedrijven verspreid over het tweede luik van de waardeketen en bedrijven die de eindtoepassing op de markt zetten.

Drie mogelijke pistes werden uitgewerkt:

  • Ontwikkeling van een virtuele demonstrator: battery pack of assembly process (digital twin)
  • Ontwikkeling van een fysieke demonstrator: 1-on-1 vervanging van componenten in bestaande battery pack;
  • Ontwikkeling van een fysieke demonstrator: ontwikkeling van een nieuw battery pack of -module met componenten van de deelnemende bedrijven;

Mogelijke doelstellingen van dit natraject zijn:

  • Systeemkennis opbouwen bij alle partners (fysisch en simulatie);
  • “Onze” componenten & processen kunnen benchmarken met andere bestaande technologie;
  • “Onze” componenten & processen kunnen demonstreren in een werkend system bij potentiële klanten;
  • Specificaties van “onze” componenten & processen vergelijken en verbeteren, Bijv: cel tab op andere manier lassen, waardoor elektrische weerstand vermindert;
  • Ontwikkeling van een modulaire pack die eenvoudig geïndustrialiseerd kan worden;

Een constructieve workshop werd georganiseerd in het kader van dit natraject op 21 Februari 2019. Nadien werd een korte bevraging gehouden om verdere betrokkenheid in kaart te brengen.

Verdere uitwerking van dit natraject werd aangevat en een 8-tal bedrijven gaven reeds aan actief betrokken te willen zijn bij één of meerdere van de gekozen pistes. Op basis van een bevraging bleek ruime interesse voor zowel de virtuele alsook de fysieke demonstrator. De mogelijke specificaties werden reeds in kaart gebracht en de volgende stap is om één of enkele specifieke applicatie(s) te selecteren om verder mee aan de slag te gaan.

Natraject 3: Second life and recycling hub (A3)

Voor de bedrijven actief in het vierde luik van de waardeketen, second life of batteries and recylcing, werd gekozen om de opportuniteiten om ontmantelings- en recyclingactiviteiten van batterij packs in onze regio te exploreren/initiëren, met inbegrip van inzameling, transport, hergebruik en second-life toepassingen.

In dit kader werd een concreet projectvoorstel uitgewerkt. Het ecosysteem van deze activiteiten werd in kaart gebracht, alsook de belangrijkste uitdagingen:

  • Business model:
    • Capex & Opex automatische ontmanteling: haalbaar?
    • Logistieke en operationele schaaloptimalisatie: hoe centraal of lokaal dient de ontmanteling te worden georganiseerd om niet onnodig massa te transporteren maar ook voldoende schaalgrootte te hebben voor efficiënte (semi-) automatische ontmanteling
    • Gebruikte business model op de markt: leasing versus koop batterijen (ook voor second life)
  • Timing:
    • Wanneer worden welke volumes verwacht, afhankelijk van e-mobility markt - Foresight mogelijk
  • Logistiek process:
    • Via welke kanalen, gebruik bestaande kanalen voor loodbatterijen, in welke staat, …
    • Transport gevaarlijk afval & wetgevend kader rond transport
  • Voorbereiding voor ontmanteling:
    • Eerste kennis is aanwezig binnen de erkende centra – testen met Toyota
    • Ontladen van batterijen (onderdompeling, andere…)
  • Grote variteit van batterijpacks:
    • Design for dismanteling: OEM & packdesigners
    • Scheiding elektronische componenten
    • Automatische herkenning en robots voor triage -   - teaching box
    • Automatisatie van het ontmantelingsproces: engineering - van packs naar modules

De belangrijkste topics van deze activiteit omvatten:

  • Haalbaarheidsstudie Bussiness model, logistiek & locatie, timing en uitrol
  • Automatisatie: reverse manufacturing, triage proces, herkenning type, verscheidenheid modellen
  • Diagnose: state of health batterij (pack niveau, module niveau) - voor re-use en second life
  • Design for disassembly and for re-use & second life: als resultaat van de oefening

Aangezien dit projectvoorstel zich situeert op het knooppunt van meerdere transitiedomeinen, werd gezocht naar een subsidie-instrument in het kader van het interspeerpuntcluster programma van VLAIO.

Een concreet projectvoorstel werd uitgewerkt waarin volgende key partners actief zijn: VIL, Sirris, VUB, VITO als onderzoekspartners, Flux50, SIM Flanders als bijkomende clusterorganisaties en Technologie federatie Agoria.

 

Voor meer informatie kan u steeds contact opnemen met: Jean-Marc Timmermans, Business Group Leader Agoria: jean-marc.timmermans@agoria.be