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Thermische Sicherheitsanalytik von sulfidischen Festkörperbatterien

Herr Prof. Dr. Jürgen Janek

Prof. Dr.

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Physikalisch-Chemisches Institut

Justus-Liebig-Universität Gießen

Presse, Kommunikation und Marketing

Justus-Liebig-Universität Gießen Physikalisch-Chemisches Institut

Die Arbeitsgruppe Zeier charakterisiert im Rahmen ihres Teilvorhabens im Projekt FB2-SAFE das Auftreten von Abreaktionen beim Erhitzen und den Transport von Wärme durch Komponenten von Festkörperbatterien. Im Detail umfasst die Charakterisierung des Wärmetransports die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Festelektrolyten und Kathodenkompositen, als Funktion der Kathoden-Zusammensetzungen (Beladungen) und der Porosität. Die Wärmeleitfähigkeit quantifiziert, wie schnell entstehende Reaktions- oder Joule-Wärme im Einsatz der Festkörperbatterie abgeführt werden kann und ist somit essentiell zum Verständnis von Wärmeentwicklungen. Die Charakterisierung des Wärmetransports wird dabei durch Untersuchungen von Reaktionen zwischen Batteriekomponenten bei hohen Temperaturen komplementiert, welche sich auf die Identifizierung der entstandenen Produkte und Charakterisierung ihrer Transporteigenschaften fokussiert.

Quelle: https://festbatt.net/plattformen-und-projekte#c832 (jüngster Zugriff: 02.12.2024)

Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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Universität Münster

Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit

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Bundesministerium für Bildung und Forschung

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 511: Neue Werkstoffe, Nanotechnologie; KIT

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 523: Werkstoffinnovationen, Batterie; Hereon, KIT

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 525: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt
Referat 525: Batterieforschung; KIT

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Referat T15: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für­ Forschung, Technologie und Raumfahrt Referat T15: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für­ Forschung, Technologie und Raumfahrt

Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Anorganische und Analytische Chemie

Institut für Anorganische und Analytische Chemie

Universität Münster Institut für Anorganische und Analytische Chemie

Herr Prof. Wolfgang Zeier

Prof.

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Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich

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[verbundprojekt]

[Verbundprojekt]

Der Fokus des Teilvorhabens liegt auf Zelltypen im Labormaßstab mit industrieller Relevanz (Pouchzellen) mit sulfidischen Festkörperelektrolyten (FE), wobei diese als Funktion der Temperatur hinsichtlich der Langzeitstabilität und Sicherheit untersucht werden sollen. Anhand der Daten werden anschließend engere Temperaturgrenzen gezogen, um die optimale Betriebstemperatur für sulfidische SSBs zu ermitteln. Die Stabilität der Zellkomponenten sowie der Grenzflächen soll mit verschiedenen in-operando und ex-situ Techniken wie Impedanzspektroskopie und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) analysiert werden. Für ein besseres Verständnis der thermischen Stabilität der Zelle werden Studien zur Variation der Zusammensetzung (CAM, FE, Additive) durchgeführt. Auf simulativer Ebene sollen die Strom- und Temperaturverteilungen in sulfidischen SSBs generiert werden. Variiert werden die Zellaufbauten und Zellformate (rund, tabless, pouch), Anzahl an Lagen, Zellgröße, Art der Stromsammler und Schichtdicken sowie Lastprofile, um eine Grundlage für den Vergleich verschiedener Zelltypen zu schaffen. Schlussendlich sollen aus den ermittelten Degradations- und Betriebstemperaturen sicherheitsrelevante Aspekte zum Betrieb von sulfidischen SSBs bestimmt werden, sowie durch experimentelle Daten eine Validierung der Modelle erfolgen.

Quelle: https://festbatt.net/plattformen-und-projekte#c832 (jüngster Zugriff: 02.12.2024)

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Technische Universität München

Presse und Medien

Lehrstuhl für Technische Elektrochemie

Technische Universität München Institut für Chemie Lehrstuhl für Technische Elektrochemie

Institut für Chemie

Herr Prof. Dr. Hubert Gasteiger

Frau Prof. Dr. Maren Lepple

Ein wesentlicher Aspekt dieses Teilvorhabens der Arbeitsgruppen Janek und Lepple ist eine Gefährdungsbeurteilung durch Untersuchung der Interaktion der Stoffe in den Batteriekomponenten, insbesondere hinsichtlich der Reaktivität der Materialien im Kathodenkomposit. Ein zentrales Ziel ist daher thermische Sicherheitsstudien in Abhängigkeit von unterschiedlichen Parametern wie Art und Zusammensetzung des Elektrolyten, der Art und Zusammensetzung des Aktivmaterials, des Lithiierungsgrades, von Schutzschichten und von Partikelgrößen durchzuführen. Hierfür werden thermische Reaktionsprozesse als Funktion der o. g. Parameter kalorimetrisch analysiert und Degradationsprodukte im Vergleich zu den ursprünglichen Kathodenkompositen mithilfe oberflächensensitiver Methoden sowie Methoden zur Analyse von Volumenmaterialien charakterisiert. Änderungen durch die thermische Zersetzung auf die Mikrostruktur der Kompositelektroden sollen zudem untersucht werden. Ein übergeordnetes Ziel ist es, die Ergebnisse zusammen mit den weiteren Teilvorhaben für die Entwicklung von chemischen Konzepten zu nutzen, um die Sicherheit von sulfidischen Kathodenkompositen zu verbessern.

Quelle: https://festbatt.net/plattformen-und-projekte#c832 (jüngster Zugriff: 02.12.2024)

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Jürgen Janek

Justus-Liebig-Universität Gießen Physikalisch-Chemisches Institut Arbeitsgruppe Prof. Dr. Jürgen Janek

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Lepple

Justus-Liebig-Universität Gießen Institut für Anorganische und Analytische Chemie Arbeitsgruppe Prof. Dr. Lepple

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FB2-SAFE

Duration	01/12/2023 - 30/11/2025
Project management	JLU • PhysChem
City	Gießen
Project participants	TUM • Inst. Chemie • TEC Uni Münster • IAAC
Amount of funding	2.088.375,00 €
Total budget	2.088.375,00 €
Sponsor	BMFTR

Project

FB2-SAFE

Thermische Sicherheitsanalytik von sulfidischen Festkörperbatterien

Project partners

Sub-project 1

Duration:

Funding code:

Institut für Anorganische und Analytische Chemie

Sub-project 2

Duration:

Funding code:

Lehrstuhl für Technische Elektrochemie

Sub-project 3

Duration:

Funding code:

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Jürgen Janek

Funding

This project is part of the funding initiative

Joint-project management

Physikalisch-Chemisches Institut

Joint-project coordinator

Press contact

Final reports and other publications at the TIB - Leibniz Information Centre for Science and Technology and University Library