MEET Hi-EnD III - Materials and Components to Meet High Energy Density Batteries

 

Materials and Components to Meet High Energy Density Batteries

Ziel dieses Verbundzentrums sind Implementierung, Weiterentwicklung, Herstellung und Test ausgewählter Batteriematerialien und -komponenten, die im Hinblick auf Eigenschaften und Prozessierbarkeit für künftige Lithiumzellen mit hoher Energiedichte geeignet sind. Die vorgesehenen Zellkonzepte umfassen vor allem polymerbasierte Gel- und Hybridelektrolyte bis hin zu All-Solid-State-Konzepten und entsprechende Elektrolyt/Elektrode-Strukturen. Die experimentellen Arbeiten werden durch gezielte Modellierung der Materialien, Grenzflächen und Zellstrukturen begleitet. Fertigung und Test der verschiedenen Zellkonzepte werden mit Analysen der wirtschaftlichen Ressourcenplanung und Verwertungsstrategien diskutiert und verknüpft.

 

Basierend auf den Erkenntnissen des Vorgängerprojekts MEET Hi-EnD Verbundprojekts zeigten einige der hergestellten Materialien gute Ergebnisse in Zelltests mit Batteriekomponenten, die auf eine höhere Energiedichte ausgelegt sind. Im Bereich der Polymer-, Gelpolymer- und auch Hybridelektrolyte in Kombination mit Festelektrolyten sind neue und vielversprechende Ansätze erkennbar, die weitergeführt werden sollen. Gerade die Entwicklung geeigneter Verfahren und Prozesse, die die industrielle Anwendung dieser Materialien, sowie den sicheren Einsatz von metallischen Anodenwerkstoffen ermöglichen, spielen eine entscheidende Rolle um diese Materialien auch für den industriellen Markt interessant zu gestalten. Hierfür eignen sich Polymer, Polymergel- oder auch Hybride aus Polymer-Keramik-Elektrolyten, die gleichzeitig als aktive Schutzschicht metallische Werkstoffe vor unerwünschten Reaktionen bewahren können, um die Elektrolyt-komponenten vor einer Reaktion mit dem stark reduzierenden Lithium zu schützen und die Bildung von Dendriten zu reduzieren. Dabei ist aber noch viele Anstrengungen in die Unterdrückung unerwünscht hoher Grenzflächenwiderstände und schlechter Lithiumionenleitfähigkeit der Schutzschichten zu investieren. Das grundlegende Verständnis der Interphasen-Eigenschaften an metallischen Anoden aus Lithium oder Lithiumlegierungen wie auch der Hochkapazitätsanoden aus Silicium-Kompositanoden ist eines der obersten Ziele dieses Projektes. Die Partner im Konsortium sind zuversichtlich, dass die Kombination mit den breiten Expertisen bei Polymergel-, Hybrid- und Festelektrolyten zusammen mit kompetenten Gruppen im Bereich Simulation und Modellierung und den Möglichkeiten in Prozessierung und Zellherstellung (bis hin zu Pouchzellen) einen wesentlichen Schritt zu Anode/Elektrolytsystemen mit deutlich höherer Ladekazität einleitet, einer Kernvoraussetzung zu langzeitstabilen und sicheren Batterien mit hoher Energiedichte. Die Ergebnisse werden überleiten in eine Validierung dieser Materialien im Hinblick auf weiter zukünftige Batteriekonzepte wie der Lithium-Luft-, Lithium-Schwefel- oder auch Silizium-Batterie.

 

Laufzeit

01. November 2019 bis 31. Oktober 2022

 

Förderung

 

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