Hybridisierung von Batterie- und Superkondensatorelektroden mit Hochleistungselektrolyten für mobile Energiespeichermodule

Nach Einschätzung der Projektbeteiligten sind LIB sind zu teuer, haben eine zu geringe Lebensdauer und sind nicht für gepulste Applikationen ausgelegt. Hinzu kommen Probleme bei Anwendungen bei hohen Temperaturen (> 60 °C). Das Projekt HyBaCap hat die Entwicklung effizienter elektrochemischer Hybrid-Energiespeicher zum Ziel, die eine hohe Leistung (> 10 kW/kg) mit hoher Energie (> 50 Wh/kg) verbinden. Durch nanoskalige Hybridisierung von porösem Kohlenstoff und Batterie-Elektrodenmaterialien wird somit eine höhere Energie als bei Superkondensatoren aber zugleich eine höhere Leistung als bei Batterien erreicht.

Die HyBaCap-Zellen werden durch gezielte Optimierung der Anode, Kathode und des Elektrolyten umfassend auf die Anforderungen der Elektromobilität ausgelegt. Zyklenstabilität und Lebensdauer werden auch bei höheren Temperaturen (bis 100 °C) evaluiert. Durch die komplementäre Expertise von Bosch (Kathode), INM (Anode) und Iolitec (Elektrolyt) wird somit erstmals eine ganzheitliche Optimierung erreicht werden.

Ausgangspunkt für die Zellmaterialien sind kommerzielle Aktivkohle und herkömmliche Elektrodenmaterialien, die jedoch zur Leistungsoptimierung auf nanoskaliger Ebene vermengt werden müssen. Um maximale Leistungsparameter zu erreichen, werden zudem neuartige Elektrodenmaterialien, vor allem 2D-Nanokarbide (MXene) und optimierte Nanokohlenstoffe mit optimierter Porenstruktur sowie hochleistungsfähige Elektrolyte (ionische Flüssigkeiten) evaluiert. Alle Prozesse werden durch parallelisierte Kostenanalysen und Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen begleitet.

DIe Elektrodenherstellung wird zudem am INM InnovationsZentrum auf Skalierbarkeit ausgelegt, sodass am Ende des Projektes quadratmetergroße Elektrodenherstellung möglich ist. Hieraus resultierende Zellen werden unter direkter Nutzung von Lastprofilen aus der Automobilindustrie getestet werden.

Quelle: https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&id=24570303&q=03ET6113&s=14&v=10 (jüngster Zugriff: 21.06.2017)