Herkömmliche Prozesse zur Herstellung von Batterieelektroden sind auf den
Einsatz von meist toxischen Lösungsmitteln angewiesen und benötigen viel
Platz und Energie. Nicht so DRYtraec® – ein neu entwickeltes
Trockenbeschichtungsverfahren des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und
Strahltechnik IWS. Die Technologie ist umweltfreundlich und
kosteneffizient, kann breit eingesetzt werden und hat so das Potenzial,
die Batterieelektrodenherstellung zu revolutionieren.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) prognostiziert für
das Jahr 2030 in Deutschland einen Energieverbrauch von etwa 655
Terawattstunden – und damit einen Anstieg um fast 20 Prozent im Vergleich
zu heute. Eine entsprechende Studie hatte die Prognos AG im Auftrag des
BMWi durchgeführt. Die Zahl stellt eine erste Abschätzung dar, endgültige
Ergebnisse sollen im Herbst vorliegen. Doch klar ist, dass der
gesamtgesellschaftliche Energiebedarf kontinuierlich zunimmt. Gerade im
stark wachsenden Elektromobilitätssektor wird daher nach neuen Wegen
gesucht, um den Energiebedarf bei der Herstellung von Batterien zu
reduzieren und somit so kosteneffizient und gleichzeitig so
umweltfreundlich wie möglich zu gestalten. Mit DRYtraec® hat ein
interdisziplinäres Forschungsteam am Fraunhofer IWS in Dresden hierfür
eine vielversprechende Lösung entwickelt, die bei der Herstellung der
Batterieelektroden ansetzt.

Elektroden sind ein zentraler Baustein jeder Batterie und bestehen in der
Regel aus einer Metallfolie, die mit einer dünnen Beschichtung überzogen
ist. Die Beschichtung enthält dabei die aktiven Komponenten, die für die
Energiespeicherung verantwortlich sind. Ȇblicherweise erfolgt der
Beschichtungsprozess nass-chemisch mit sogenannten Slurry-Ansätzen«,
erklärt Dr. Benjamin Schumm, Gruppenleiter Chemische
Beschichtungsverfahren am Fraunhofer IWS. Aus Aktivmaterial, Leitrußen und
Bindern wird zusammen mit einem Lösungsmittel eine Art Paste hergestellt,
mit der zunächst eine nasse Schicht auf der Metallfolie erzeugt wird.
»Damit das Lösungsmittel anschließend wieder verdampfen kann, werden
riesige Anlagen mit sehr langen Trocknungsstrecken benötigt. Diesen
Prozess können wir mit DRYtraec® effizienter gestalten.«

Spezieller Binder und Scherkräfte durch rotierende Walzen

Für das neue Beschichtungsverfahren werden grundsätzlich ähnliche
Ausgangsstoffe wie in den Slurry-Ansätzen verwendet. Die Trockenvariante
des Fraunhofer IWS kommt dabei ohne Lösungsmittel aus, setzt dafür aber
auf einen speziellen Binder. Zusammen bilden die Materialien ein Pulver,
das in einen Kalanderspalt, also einen Spalt zwischen zwei entgegengesetzt
rotierende Walzen, gegeben wird. Entscheidend ist, dass sich eine der
Walzen dabei schneller dreht als die andere. So entsteht eine Scherkraft,
die dafür sorgt, dass der Binder fadenförmige Netzwerke, sogenannte
Fibrillen, ausbildet. »Man kann sich das in etwa wie ein Spinnennetz
vorstellen, das die Partikel mechanisch verankert«, beschreibt Schumm. Auf
der schneller rotierenden Walze bildet sich durch Druck und Bewegung ein
feiner Film. Dieser wird anschließend in einem zweiten Kalanderspalt auf
eine Stromableiterfolie übertragen. Hierbei können ohne großen Mehraufwand
auch beide Seiten gleichzeitig beschichtet werden. Im letzten Schritt wird
die entstandene Rolle dann je nach Bedarf zugeschnitten und die einzelnen
Teile entsprechend gestapelt, um so die fertige Batteriezelle zu erzeugen.

Erfolg durch gebündelte Kompetenzen in Chemie und Produktionstechnik

Mit DRYtraec® ergeben sich somit im Vergleich zu bisherigen
Batterieelektrodenbeschichtungsverfahren klare ökologische und ökonomische
Vorteile. Der Wegfall von toxischen Lösungsmitteln und langen,
energiefordernden Trocknungsanlagen kommt der Umwelt zugute. Indem das
neue Verfahren die Produktion beschleunigt und die Anlage nur ein Drittel
der Fläche einer herkömmlichen Lösung einnimmt, entstehen zudem auf
vielfältige Weise Einsparungseffekte.

Den Erfolg des DRYtraec®-Verfahrens sieht Schumm vor allem in der breit
gefächerten Expertise des Forschungsteams am Fraunhofer IWS begründet. So
gebe es Kollegen mit Expertise im Fachbereich Chemie, die an der optimalen
Pulvermischung gearbeitet haben, genauso aber auch Experten aus der
Produktionstechnik, denen es gelungen sei, die Anlagen so zu entwickeln,
dass der Trockenfilm nie selbsttragend ist und somit stabil bleibt.

Breite Anwendungsmöglichkeiten

Im Rahmen des Förderprojekts »DryProTex« wurden bereits erste
DRYtraec®-Prototypenanlagen in Betrieb genommen. Hierbei zeigte sich, dass
eine kontinuierliche Elektrodenherstellung möglich ist – und das auch
unabhängig vom jeweiligen Batterietyp: »Das Einsatzspektrum der
Technologie ist nicht auf eine bestimmte Zellchemie beschränkt«, betont
Schumm. »Die Anwendung bei Lithium-Ionen-Zellen ist genauso möglich wie
bei Lithium-Schwefel- oder Natrium-Ionen-Zellen. Auch Feststoffbatterien
haben wir mit im Blick. Diese werden in Zukunft eine immer größere Rolle
spielen, aber die Materialien vertragen keine nass-chemische Verarbeitung.
Hier liefern wir mit DRYtraec® einen vielversprechenden Ansatz.«

Das Interesse der Industrie ist groß. Derzeit laufen Gespräche mit
mehreren Automobil- und Zellherstellern, um die Realisierung von diversen
Pilotanlagen zu planen. Über die Elektrodenherstellung mit DRYtraec®
hinaus betrachten die Fraunhofer-Forschenden anhand vieler weiterer
Projekte die gesamte Prozesskette der Batteriezellenentwicklung
ganzheitlich, um so die Zukunft der Batterie maßgeblich mitzugestalten.

Die ausgewiesene Expertin für Erkrankungen der Leber und Gallenwege am
Universitätsklinikum Düsseldorf, Prof. Dr. med. Verena Keitel-Anselmino,
ist dem Ruf nach Magdeburg gefolgt und besetzt seit 1. September den
Lehrstuhl für Gastroenterologie, Hepatologie und lnfektiologie an der
Medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Die
44-Jährige übernimmt damit die Leitung der Klinik für Gastroenterologie,
Hepatologie und lnfektiologie Magdeburg. Nach dem Wechsel 2019 von Prof.
Dr. med. Ali Canbay nach Bochum leitete Prof. Dr. med. Jochen Weigt
kommissarisch die Klinik.

Als Fachärztin für Innere Medizin und Gastroenterologie liegt ihr Fokus
auf der molekularen, translationalen und klinischen Untersuchung von
Leber- und Gallenwegserkrankungen und hier insbesondere auf dem Gebiet der
cholestatischen Lebererkrankungen, bei denen es durch eine gestörte
Gallebildung und -ausscheidung zu einer Ansammlung von toxischen
Inhaltsstoffen der Galle im Körper kommt. Die gebürtige Baden-
Württembergerin gilt mit ihrer Forschung als Spezialistin auf diesem
Gebiet und engagiert sich mit ihrer Expertise in zahlreichen nationalen
und internationalen Forschungsverbünden. „Meine aktuellen
Forschungsprojekte befassen sich mit der Bedeutung von Gallensäuren und
ihrer Transportproteine sowie Rezeptoren bei Leberschädigung und
regenerativen Prozessen inklusive Tumorentwicklung. In unseren Arbeiten
untersuchen wir die Rolle von Gallensäuren als Botenstoffe unter
physiologischen Bedingungen als auch bei verschiedenen Lebererkrankungen
und befassen uns zudem mit angeborenen Lebererkrankungen und dem Einfluss
von genetischen Varianten auf die Entstehung und den Verlauf von
Lebererkrankungen. Letzteres gehört in den Bereich der Präzisionsmedizin
und wird uns hoffentlich in Zukunft durch individualisiertes
Risikomanagement und maßgeschneiderte therapeutische Ansätze eine noch
bessere Versorgung unserer Patientinnen und Patienten erlauben“, erläutert
Prof. Keitel-Anselmino. Zu diesem Themengebiet leitete sie zuletzt das
Düsseldorfer Cholestase-Labor und die Cholestase-Ambulanz, eine national
und international ausgewiesene Spezialeinrichtung für die Diagnostik und
Betreuung von Patient:innen mit angeborenen cholestatischen
Lebererkrankungen.

Die Spitzenforscherin freut sich auf die neue Aufgabe: „Ich habe mich
bewusst für den Wechsel nach Magdeburg entschieden, da ich hier auf ein
klinisch und wissenschaftlich hervorragendes Umfeld treffe, das eine
exzellente medizinische Versorgung der Patientinnen und Patienten sowie
innovative interdisziplinäre Möglichkeiten in Forschung und Lehre bietet.“

Prof. Keitel-Anselmino studierte in Heidelberg, London und Durham (USA)
Medizin. Vor dem Wechsel an die Universitätsmedizin Magdeburg war sie als
leitende Oberärztin der Klinik für Gastroenterologie, Hepatologie und
Infektiologie des Universitätsklinikums Düsseldorf tätig. Daneben leitete
sie zudem das Leberkrebs- und Viszeralonkologische Zentrum und war
Mitglied des geschäftsführenden Vorstands des Universitätstumorzentrums
(UTZ). Prof. Keitel-Anselmino war über Jahre Leiterin des integrierten
Graduiertenkollegs des Sonderforschungsbereiches 974 „Kommunikation und
Systemrelevanz bei Leberschädigung und Regeneration“ und förderte so
direkt die strukturierte Ausbildung der naturwissenschaftlichen und
medizinischen Doktorand:innen an der Universität Düsseldorf. Zudem ist die
neue Klinikdirektorin in zahlreichen nationalen und internationalen
Fachgesellschaften tätig und damit immer auf dem neuesten Stand der
Forschung und Behandlungsmöglichkeiten in ihrem Tätigkeitsfeld. Als
Anerkennung für ihre Forschungsleistung wurde Prof. Keitel-Anselmino von
2013 bis 2015 in das Junge Kolleg der Nordrhein-Westfälischen Akademie der
Wissenschaften und der Künste aufgenommen.

Hintergrund:
Um in Sachsen-Anhalt eine Professur an einer Universität zu erlangen, muss
gemäß §36 des Hochschulgesetzes des Landes Sachsen-Anhalt (HSG LSA) ein
Berufungsverfahren durchgeführt werden. Geeignete Kandidat:innen
durchlaufen dabei ein umfangreiches Verfahren. Eine mit mehreren Experten
besetzte Berufungskommission begutachtet die Leistungen der Kandidat:innen
in Forschung, Lehre und Krankenversorgung.

Seit dem Sommersemester 2019 bietet Prof. Dr. Juliane Gerland den
Qualifizierungsbereich „Musikalische Bildung“ für Bachelorstudierende am
Fachbereich Sozialwesen der FH Bielefeld an. Absolventin Rabea Beier hat
auf diese Weise gelernt, wie sich Musik in der Sozialen Arbeit einsetzen
lässt.

Bielefeld (fhb). Vier Schläge auf der Bongo geben kurz den Takt vor und
schon erklingt der gesamte Raum: Congas, Rasseln, Schellenkränze, Cajons.
Sie alle spielen im gleichen Rhythmus – und das durch ganz einfache
Bewegungen! Im ganzen Körper sind die Trommelschläge zu spüren, die Klänge
dröhnen im Ohr, der Fuß wippt im Takt mit.

Oft mit einfachen Mitteln und ohne viele Vorkenntnisse ist gemeinsames
Musikmachen möglich. Dafür muss nicht einmal die gleiche Sprache
gesprochen werden oder die gleichen körperlichen Voraussetzungen
herrschen. Ob in der Jugendarbeit, in einer Einrichtung für Menschen mit
Behinderung, der Kita oder bei der Arbeit mit Geflüchteten – Musik
verbindet Menschen, sie berührt und bewegt. Genau aus diesem Grund wird
musikalische Bildung in der Arbeit mit Kindern, Jugendlichen und
Erwachsenen eingesetzt.

Auch Rabea Beier hat bereits während ihres Freiwilligen Sozialen Jahrs an
einer Grundschule Musikangebote in den Schulalltag der Kinder integriert.
Sie gehört zu den Studierenden des Fachbereichs Sozialwesen der
Fachhochschule (FH) Bielefeld, die sich für den neuen
Qualifizierungsbereich „Musikalische Bildung“ entschieden haben. Jetzt –
gut zweieinhalb Jahre später – ist sie die erste Absolventin, der Prof.
Dr. Juliane Gerland, Leiterin des Qualifizierungsbereichs, ihr Zertifikat
überreichen kann.

„Ich interessiere mich schon lange für Musik und hatte auch mal darüber
nachgedacht, ein Musikstudium zu beginnen“, erzählt die
Bachelorabsolventin des Studiengangs Soziale Arbeit, die mit acht Jahren
begonnen hat, Harfe zu lernen. „Mich hat es sehr gereizt, mich in dem
Qualifizierungsbereich intensiv mit dem Thema musikalische Bildung
auseinanderzusetzen und dafür am Ende auch ein Zertifikat zu erhalten.“

Methodischer Einsatz von Musik in der Praxis

Die Studierenden belegen in dem Qualifizierungsbereich unterschiedliche
musikbezogene Seminare. „Die Kurse vermitteln sowohl Wissen als auch
Kompetenzen für die musikalisch-künstlerische Praxis. Dazu zählt etwa der
methodische Einsatz von Musik oder was es eigentlich bedeutet, wenn
Menschen Musik erleben und darüber in Interaktion kommen,“ erläutert
Professorin Gerland.

Bei all dem lernen die Studierenden auch etwas über sich selbst: „Eine
sehr wichtige Kompetenz, da sie auf die Fähigkeit zur Selbstreflexion auch
in ihrem späteren Berufsleben angewiesen sind“, so Gerland. Sie selbst kam
2018 als Professorin für das Lehrgebiet „Musik in kindheitspädagogischen
und sozialen Handlungsfeldern“ an die FH Bielefeld. Ein Jahr später
startete dann der neue Qualifizierungsbereich unter ihrer Leitung.

Gruppenimprovisation und Drum Circle

Die Lehrenden des Fachbereichs Sozialwesen vermitteln den Studierenden
Methoden, die sie in der Praxis anwenden können: wie zum Beispiel
Spielvorschläge für eine Gruppenimprovisation oder wie ein Drum Circle
funktioniert. Nach und nach können die Studierenden sich ein Repertoire an
Musikstücken und Methoden für ihre eigene Praxis zusammenstellen.

Dabei ist es nicht notwendig, dass die Studierenden Noten lesen können
oder wie Rabea Beier bereits ein Instrument spielen. „Das, weswegen wir
Musik für die Soziale Arbeit und die Kindheitspädagogik einsetzen, lässt
sich sowieso nicht vollständig aus Noten herauslesen. Übrigens ist
Notenlesen gar kein Hexenwerk. Wer das lernen will, kann das in kurzer
Zeit erreichen“, betont Gerland.

Unterschiedliche Instrumente ausprobieren

„Die Studierenden müssen allerdings die Bereitschaft mitbringen, sich im
Laufe des Studiums an unterschiedlichen Instrumenten und der Stimme
auszuprobieren“, sagt Gerland. „Wir haben an der FH viele
Musikinstrumente, die einen niedrigschwelligen Zugang bieten. Genau solche
Instrumente kommen auch später in der Berufspraxis zum Einsatz.“ Die
Professorin freut sich natürlich auch über alle erfahrenen Musikerinnen
und Musiker: „Wenn jemand schon sehr versiert am Instrument ist, ist das
natürlich musikalisch sehr reizvoll und für die Seminargruppe richtig
klasse.“

Spannende Option in den Studiengängen Soziale Arbeit und Pädagogik der
Kindheit

Anders als die obligatorische Profilbildung zum Abschluss des Studiums
sind die Qualifizierungsbereiche für die Bachelorstudiengänge Soziale
Arbeit und Pädagogik der Kindheit optional. Gerland: „Ein
Qualifizierungsbereich bietet die Möglichkeit, sich einerseits fachlich zu
profilieren, andererseits erlangen die Studierenden hier noch mehr
Kompetenzen als im regulären Studium. Natürlich bedeutet so ein Zertifikat
für die Studierenden auch mehr Aufwand, das sollte jedem im Vorfeld
bewusst sein.“

Auch Studentin Beier hat während ihres Studiums festgestellt, dass ein
gewisses Maß an Selbstorganisation dazu gehört, das „normale“ Studium mit
dem Qualifizierungsbereich zeitlich zu vereinbaren. Da hilft der Austausch
mit den Kommilitoninnen und Kommilitonen. „Ich habe den Eindruck, dass
sich der neue Qualifizierungsbereich langsam aber sicher herumgesprochen
hat. Die Kommunikation unter den Studierenden trägt sehr dazu bei, den
Organisationsaufwand zu bewältigen“, so die Einschätzung der 23-Jährigen.
Zusätzlich arbeitete Beier auch als Tutorin in Kursen des
Qualifizierungsbereiches und half so den Studierenden in den unteren
Semestern.

Nah an den Forschungsthemen des Fachbereichs

Zwar ist es weit verbreitet, dass bei Studiengängen im Sozialwesen ein
künstlerischer oder musikalischer Schwerpunkt gelegt werden kann, ein
extra Zertifikat zum Abschluss ist dennoch eine Besonderheit. Auch die
enge Verknüpfung mit der Forschung ist Professorin Gerland ein Anliegen.
Sie selbst forscht aktuell im Bereich Teilhabe an musikalischer Bildung
für Jugendliche und junge Erwachsene mit komplexer Behinderung. „Hier
untersuchen wir, inwieweit Apps und andere digitale Musiziermöglichkeiten
Teilhabechancen verbessern können“, berichtet Gerland.

Publikation in wissenschaftlicher Fachzeitschrift

Für Rabea Beier hat sich aus dem Projekt ihrer Bachelorarbeit die
Möglichkeit ergeben, in einer wissenschaftlichen Fachzeitschrift zu
publizieren. Sie und die Professorin stehen dafür nun über den Abschluss
hinaus weiterhin in Kontakt.

„In dem Feld, das Rabea Beier erforscht hat, gibt es noch einige Lücken.
Ihre Forschungsergebnisse sind daher enorm wertvoll“, sagt Gerland. Für
ihre Bachelorarbeit hat Beier das gemeinsame Musizieren einer Mutter mit
ihrem sechsjährigen Sohn, der mit einer Mehrfachbehinderung lebt,
untersucht. Der Kontakt zu der Familie kam über ein Praktikum bei einem
familienunterstützenden Dienst in Bielefeld zustande.

Die Absolventin der Sozialen Arbeit will sich nun genau in dem Feld
weiterentwickeln. Im Wintersemester beginnt sie einen berufsbegleitenden
Master in Musiktherapie in Friedensau, Sachsen-Anhalt. Nebenbei wird sie
in einer Kindertagesstätte arbeiten, in der Kinder mit und ohne
Behinderung gemeinsam betreut werden. „Und ganz passend hat die Kita einen
künstlerisch-musikalischen Schwerpunkt“, freut sich Beier.

Beispiele für Projekte im Qualifizierungsbereich Musikalische Bildung
•       Musik zur Unterstützung von Familien mit Kindern mit Behinderung
im Hinblick auf die Ressource der Bindungsstärke
•       Musik und immersiver Spracherwerb
•       Musikpraxis in der Kinder- und Jugendhospizarbeit
•       Entwicklung eines Mini-Musicals in der Kindertageseinrichtung
EffHa
•       Musizieren mit Apps in der Kindheit
•       Künstlerische Kommunikation mit Menschen mit Behinderung
•       Musik und Tanz in der Offenen Ganztagsschule