Natrium-Ionen-Batterie-Demonstratoren für mobile und stationäre Energiespeicher

Entwicklung einer negativen Elektrode mit Aluminiumkollektor: Kohlenstoff-basierte Aktivmaterialien unter Verwendung wässriger Binder und biologischer Abfälle als Ausgangsmaterial.

Das Hauptziel im Teilprojekt von HIU/KIT ist die Entwicklung von optimierten Anodenmaterialien für NIB mit Flüssig oder Polymerelektrolyt. Die nötigen Voraussetzungen dafür erfüllen insbesondere kohlenstoffbasierte Materialien, welche ausschließlich wässrig prozessiert und in ihrer Zusammensetzung optimiert werden sollen. Die Auswahl der Materialien erfolgt dabei unter den Kriterien hohe elektrochemische Leistungsfähigkeit und industrielle Skalierbarkeit.

• Entwicklung von Hard und Soft Carbons :

Hard und Soft Carbons werden im Labormaßstab hergestellt, strukturell untersucht und elektrochemisch getestet. Von besonderem Interesse ist dabei die Erhöhung der reversiblen Kapazität (≥ 350 mAh/g). Dazu sollen die Rolle von Heteroelementen auf die elektrochemische Leistungsfähigkeit sowie die Ursachen für Leistungsverluste beim Langzeitzyklisieren genau verstanden werden. Weiterhin sollen mittels Oberflächenmodifikation und weiterer chemischer/physikalischer Maßnahmen die initialen irreversiblen Verluste verringert werden. Als Edukte für die umweltfreundliche Herstellung leistungsstarker Hard Carbons werden auch biologische Ausgangsmaterialien und Abfälle eingesetzt werden.

• Hochskalierung von ausgewählten Anodenmaterialien:

Zeitgleich zur Charakterisierung im Labormaßstab werden alle Arbeiten analog im vorindustriellen Maßstab durchgeführt und auf Skalierbarkeit optimiert. Als Ausgangspunkt dienen Vorarbeiten mit einem bereits am HIU entwickelten Hard Carbon sowie einem kommerziellem Hard oder Soft Carbon. Die Materialien werden hinsichtlich ihrer strukturellen (Dichte, Klopfdichte, Partikelmorphologie, Porosität) und elektrochemischen (initiale irreversibler Kapazitätsverlust, reversible Kapazität, Ratenfestigkeit und Zyklenstabilität) Eigenschaften untersucht und optimiert.