Entwicklung kostengünstiger und sicherer Lithium-Ionen-Batterien

Die Verfügbarkeit sicherer, umweltverträglicher und kostengünstiger Lithium-Ionen-Batterien ist eine zentrale Herausforderung für die Elektromobilität und die Zwischenspeicherung regenerativer Energien. Stand der Technik sind Lithium-Ionen-Batterien, die hinsichtlich Kosten, Sicherheit und Verfügbarkeit der Materialien noch nicht vollständig den Anforderungen der Anwender entsprechen.

Das Hauptziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Sicherheit dieser Batterien entlang der kompletten Entwicklungslinie. Dabei werden folgende Teilziele verfolgt:

• Erhöhung der Umweltverträglichkeit, Betriebs- und Versorgungssicherheit durch Verwendung neuer sicherer und verfügbarer Elektrodenmaterialien,

• Erhöhung der Stabilität der Elektroden/Elektrolytgrenzflächen,

• Entwicklung neuer analytischer Methoden zur Material- und Grenzflächencharakterisierung und

• Erhöhung der Systemsicherheit durch eine angepasste Betriebsstrategie.

Um diese Ziele zu erreichen, werden folgende Lösungsansätze verfolgt:

• Ersatz von Nickel-Cobalt-basierten Schichtoxiden durch überladesicherere und verfügbarere Kathodenmaterialien,

• Evaluierung von organischen Materialien als Elektrodenmaterial, Binder und Stromableiter als metall- und schwermetallfreie Alternativen,

• Ersatz von synthetischen Grafiten durch kostengünstige Graphit-Abfallprodukte und Kohlenstoffkomposite,

• Erarbeitung eines umfassenden Verständnisses der Anoden- bzw. Kathodengrenzflächen mittels Arbeiten an Modellsystemen und neuer analytischer Methoden,

• Optimierung der Grenzflächenstabilität durch Oberflächenmodifizierung, Elektrolytadditive und/oder thermisch resistenter Beschichtungen,

• Erarbeitung von Methoden zur Sicherheitsabschätzung von Komponenten und Zellen mit Hilfe von Experimenten und Simulationen,

• Erarbeitung von optimierten Betriebsstrategen auf der Basis einer zuverlässigen Zustandsdiagnostik, Verifikation von Modellierungen durch anwendungsorientierte Untersuchungen.

Die Verwertung der Ergebnisse erfolgt sowohl direkt durch die beteiligten Partner als auch über die industriellen Netzwerke der Forschergruppen. Soweit möglich, werden relevante Entwicklungen durch den Erwerb von Schutzrechten abgesichert.

Die gewonnenen Erkenntnisse finden direkt Eingang in die Lehre von Studierenden und Doktoranden sowie in Schulungen von Fachpersonal aus der Industrie. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Behebung des Fachkräftemangels auf dem Gebiet der elektrochemischen Energiespeicher.

Quelle: http://li-ecosafe.zsw-bw.de/home.html (jüngster Zugriff: 07.04.2017)