Gießtechnisch erzeugte Festkörper Elektrolyte für Natrium-Batterien

Ziel des F&E-Vorhabens ist die Entwicklung von Festkörperelektrolyten aus Na-ß-Aluminat und deren Herstellung durch den keramischen Druckschlickerguss. Das Vorhaben soll bis zur industriellen Herstellung von Elektrolyten und dem Test in Natrium-Nickelchlorid-Batteriezellen vorangetrieben werden. Dabei soll die gesamte Technologiekette von der Materialsynthese bis zur Zellintegration abgebildet werden. Ziel sind Fertigungskosten von 200 Euro/kWh für Natrium-Nickelchlorid-Zellen. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien erscheint dieses Ziel aufgrund der geringen Materialgrenzkosten gut realisierbar.

Der Lösungsweg beginnt mit der Materialsynthese von Na-ß-Aluminat, die hinsichtlich der technologischen Anforderungen aus der Formgebung optimiert werden muss. Unterschiedliche Rohstoffe und Aufbereitungsschritte werden systematisch zu einer optimalen Lösung entwickelt. Aufbauend auf dem IKTS-Know-how im Bereich Natrium-Nickelchlorid-Batterien soll um den Festkörperelektrolyten eine funktionstüchtige kommerzialisierbare Vollzelle entworfen, hergestellt und getestet werden.

In diesem Vorhaben kommen neue Fertigungstechniken für keramische Elektrolyte aus Na-ß-Aluminat zur Anwendung, die eine grundhafte Anpassung der verwendeten Roh- und Hilfsstoffe und deren Prozessführung erfordern. Probleme aus der wässrigen Rohstoffaufbereitung wurden bisher nicht gelöst. Sie werden lediglich durch die aufwendige Prozessführung mit organischen Lösemitteln umgangen.

Zur Lösung der technologischen Anforderungen und Erreichung der Ziele wird das Projekt inhaltlich in drei wesentliche technologische Gebiete gegliedert:

1. Materialentwicklung zur Herstellung stabiler, verarbeitbarer, wässriger Na-ß-Aluminat-Schlicker,

2. Verfahrensentwicklung zur Verarbeitung der Schlicker zu Festkörperelektrolyten mit den erforderlichen mechanischen und elektrochemischen Eigenschaften für den Einsatz in Natrium-Nickelchlorid-Batterien und

3. Zellentwicklung mit angepasstem Design.

Quelle: https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&v=10&id=3256223&q=03ET6086 (jüngster Zugriff: 21. Juni 2017)