02 Jan Batt3D- Hochleistungs-und Feststoffbatterien
Batt3D – Verbundvorhaben: Hochleistungs- und Feststoffbatterien auf Basis dreidimensionaler Stromableiter
Teilvorhaben D: Festkörper-Elektrolyt (BMBF 03ET6111D)
Aufgabenstellung
Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer neuartigen dreidimensionalen, schaumbasierten Elektrodenstruktur für die Verwendung in Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen und festen Elektrolyten. Durch das spezielle Design dieser Elektroden können die Energie- und Leistungsdichte sowie die intrinsische Sicherheit im Vergleich zu konventionellen Batteriezellen spürbar verbessert werden. Konventionelle Lithium-Ionen-Batteriekonzepte basieren auf zweidimensionalen Elektrodenstrukturen. Im Regelfall sind dies Aktivmaterialschichten auf einer Metall-Trägerfolie, die zusammen mit einem Polymer-Separator gestapelt werden.
Das hier vorgeschlagene Konzept sieht im Gegensatz dazu die Verwendung dreidimensionaler, schaumbasierter Strukturen als Träger für die Aktivmaterialien vor. Durch die große innere Oberfläche der Schäume wird die für den Ionenaustausch zur Verfügung stehende Fläche drastisch gesteigert. Dadurch kann die abrufbare Leistung in gleichem Maße erhöht werden. Da die Schäume gleichzeitig eine hohe Porosität von 95% und mehr aufweisen, ist die volumetrische Energiedichte gleichzeitig ebenfalls sehr hoch.
Zum Erreichend der vorgesehen Projektziele werden zunächst speziell angepasste Schaumsubstrate entwickelt. Dazu werden die Anforderungen eng mit den ebenfalls am Projekt beteiligten Anwendern abgestimmt. Im Anschluss erfolgt die Beschichtung der Schäume mit Aktivmaterial. Im Fall des Flüssigsystems werden die Elektroden anschließend direkt in Batteriezellen getestet. Für Festkörperelektrolytbasierte Systeme wird zusätzlich eine Festkörperelektrolytschicht appliziert und die Gegenelektrode direkt aufgebracht. Für beide Varianten ist der Aufbau eines Demonstrators und begleitende Untersuchungen durch erfahrene Batterieanwender vorgesehen. » weiterlesen…
Das Forschungsprojekt wurde vom 01.06.2017 – 31.05.2020 gemeinsam mit folgenden Projektpartnern bearbeitet:
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung IFAM (Bremen / Dresden)
Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung IAP (Potsdam)
Hochschule Osnabrück, Fakultät MKT (Lingen)
Alantum Europe GmbH (Alantum)
Smart Battery Solutions GmbH (SBS)
enfas GmbH (enfas)
VARTA Microbattery GmbH (VARTA)
Ansprechpartner:
Dipl-Ing. Karin Rauch
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