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Elektrischer Speicher
BMBF
Lithium-Ionen-Batterien 11.4.2017

Herstellung von Kupferhexacyanoferrat durch Abscheidung: Kupferhexacyanoferrat dient als aktives Material in positiven Elektroden in verschiedenen Arten von wässrigen Metall-Ionen-Batterien. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass sich die Verwendung von Kupferhexacyanoferrat insbesondere in Zink-Ionen-Batterien als sehr vorteilhaft erwiesen hat.
© CES - Zentrum für Elektrochemie

Neue Generation von Lithium-Ionen-Batterien

Eine Nachwuchsgruppe untersucht wässrige Elektrolyte, die auf Lithiumionen-Batterien zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie basieren. Die Jungforscher entwickeln dafür neue Beschichtungen und Elektrolyte für die Stabilisierung der Aktivkomponenten.

Projektstatus Entwicklung von Aktivmaterial
Projektlaufzeit März 2012 bis Februar 2018

Die Zielsetzung des Forschungsprojektes ist die Untersuchung von auf wässrigen Elektrolyten basierenden Lithium-Ionen-Batterien zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie. Insbesondere sollen Beschichtungen und Elektrolyte für die Stabilisierung der Aktivkomponenten entwickelt werden. Der Erfolg solcher Batteriesysteme basiert auf dem Verständnis der irreversiblen elektrochemischen Prozesse, die an den Grenzflächen zwischen Elektrolyt und Aktiv- bzw. Passivmaterialien ablaufen. Die Modifikation sowohl der Elektrolyt-Zusammensetzung als auch der Oberflächeneigenschaften der Materialien wird untersucht, um den Zusammenhang mit der Zyklen-Lebensdauer der Batterie zu verstehen. Darauf aufbauend soll eine neue Generation von wasser-kompatiblen Materialien entwickelt werden, die schließlich zu verbesserten Lithiumionen-Batterien mit wässrigen Elektrolyten führen. Um das Leistungsmanagement solcher Batterien zu optimieren werden neue Zell-Geometrien basierend auf bipolaren Platten entwickelt.

  • Der Post-Doktorand Rafael Trocoli bedient den Rohr-Ofen, der zur Kalzinierung der Materialien dient, die in wässrigen Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden. Dabei handelt es sich üblicherweise um Spinellstrukturen des Typs LiMn2-xAlxO4. © CES - Zentrum für Elektrochemie
  • Arbeitsplatz mit Multikanal-Potentiostat: Mit Hilfe des Multikanal-Potentiostaten können an fünf unterschiedlichen Batterien simultan Messungen durchgeführt werden. Der Potentiostat wird überwiegend zur Durchführung von Parallelexperimenten genutzt, wodurch schnell eine Aussage über die Leistungsfähigkeit neuer Materialien, sowie neuer Elektrolyte für Metall-Ionen-Batterien getroffen werden kann. Weiterhin kann der Messaufbau mit einer Argonlinie verbunden werden, sodass auch Experimente durchgeführt werden können, die eine inerte Atmosphäre benötigen. © CES - Zentrum für Elektrochemie
  • Die Doktorandin Anastasia Dushina konstruiert eine Messzelle, die an ein Quadrupol-Massenspektrometer gekoppelt ist, um die Aktivität von Wasser in Gel-Elektrolyten zu untersuchen. Die Aktivität von Wasser in Gel-Elektrolyten spielt eine signifikante Rolle im Hinblick auf die Stabilität des Elektrolyten, die sich entscheidend auf die Lebensdauer von wässrigen Metall-Ionen-Batterien auswirkt. © CES - Zentrum für Elektrochemie
  • Die Doktorandin Anastasia Dushina und die Post-Doktorandin Jelena Stojadinovic diskutieren die Ergebnisse der massenspektrometrischen Analysen und extrahieren die Daten zur Bestimmung der Aktivität von Wasser. Im Rahmen des Projektes wurde eine neue Methodik entwickelt, die es erlaubt eine Einschätzung über bedeutende Eigenschaften von Elektrolyten in Batterien zu treffen. © CES - Zentrum für Elektrochemie
  • Herstellung von Kupferhexacyanoferrat durch Abscheidung: Kupferhexacyanoferrat dient als aktives Material in positiven Elektroden in verschiedenen Arten von wässrigen Metall-Ionen-Batterien. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass sich die Verwendung von Kupferhexacyanoferrat insbesondere in Zink-Ionen-Batterien als sehr vorteilhaft erwiesen hat. © CES - Zentrum für Elektrochemie

Projektstatus

  • Entwicklung einer neuen Klasse von wässrigen Gel-Elektrolyten, mit hoher Leitfähigkeit und hoher Stabilität (circa 2 V).
  • Entwicklung von Aktivmaterialen für negativen Elektroden, mit hoher spezifischer Ladung für wässrige Elektrolyte; Untersuchung von verschiedenen Beschichtungen.
  • Entwicklung von Aktivmaterialen für positiven Elektroden, mit hohem Arbeitspotenzial und hoher Stabilität; spezifische Ladung für wässrige Elektrolyten; Untersuchung von verschiedenen Beschichtungen
  • Untersuchung idealer Dünnfilm/Elektrolyt Grenzflächen und der Effekte von Beschichtungen
  • Erstellung von einer 10-V-Batterie mit fünf Zellen, die auf entwickelten Materialien und Gel-Elektrolyten basiert
Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

29. November 2017
RENEXPO® PV & StromSpeicher

5. Dezember 2017
Intersolar India

24. Januar 2018
6. Batterieforum Deutschland

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Projektadressen

Ansprechpartner
Weitere Adressen

Infobox

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.