Das Projekt "Insider: Auf Anionen-Interkalation basierende Dual Ionen Energiespeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren durchgeführt. Ziel des hier vorgeschlagenen Vorhabens Auf Anionen-Interkalation basierende Dual Ionen Energiespeicher (Akronym: INSIDER) ist die Entwicklung und der Aufbau eines innovativen Batteriesystems für spätere großtechnische Energiespeicherung. Dabei wird der Einsatz von günstigen und nachwachsenden Rohstoffen untersucht und die Skalierbarkeit der Verfahren und der Prozesstechnik erarbeitet werden. Der Fokus wird ebenfalls auf die Leistungs- und Energiedichte mit derzeit verfügbaren Materialien für Elektroden und Elektrolyt gelegt. Die eingesetzten Materialien sollen auf der einen Seite in der Beschaffung günstig und umweltfreundlich im Vergleich mit z.B. Kathodenmaterialien, wie sie zur Zeit in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden, sein und auf der anderen Seite ein hohe Sicherheit und Stabilität aufweisen. In der Dual-Ionen-Einlagerungs-Zelle kann es jedoch zu Problemen mit dem Aluminiumstromableiter kommen, da sich an ihm verschiedene Anionen zersetzen können. Um diesem Problem vorzubeugen, werden die Stromableiter mittels Physical bzw. Chemical Vapour Deposition (PVD, CVD), Sol-Gel Verfahren Ink-Jet-Printing bzw. Wet Powder Spraying (WPS) mit einer elektronenpermeablen und ionenimpermeablen Dünnschicht beschichtet. Diese Beschichtungen werden im Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEK-1) durchgeführt, das auf diesen Beschichtungstechnologien eine umfangreiche Expertise aufweist.
Das Projekt "Teilprojekt: Performancesteigerung durch gezielte Elektrodenarchitektur mit funktionalisierten Kohlenstoffmaterialien und Nanokompositen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Chemie- und Bioingenieurwesen, Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik (LFG) durchgeführt. Im beantragten Projekt sollen geeignete kommerziell erhältliche Kohlenstoffmaterialen für die Anioneneinlagerung für den Einsatz in großtechnischen Speichermedien ausgewählt werden. Anschließend soll eine Anlage zur thermischen Modifikation und Funktionalisierung dieser Materialien und eine Anlage zur Herstellung maßgeschneiderter Kohlenstoffnanoröhrchen aufgebaut werden. Für diese beiden Verfahren sollen die verfahrenstechnischen Grundlagen erarbeitet werden. Die fluiddynamischen, wärmetechnischen und reaktionstechnischen Randbedingungen zur Durchführung thermischer Modifikationen und Funktionalisierung von Kohlenstoffmaterialien, sowie der Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen sollen ermittelt werden. Diese Untersuchungen bilden die Grundlagen für ein Prozessmodell, mit dem Produktionsanlagen vorausberechnet werden können und das demnach scale-up-fähig ist. Die Grundlagenuntersuchungen zur thermischen Modifikation und Funktionalisierung von Kohlenstoffmaterialien, sowie zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen sollen in Pilotanlagen durchgeführt werden. Diese Ergebnisse werden genutzt, um die Verfahren in einer Anlage im Technikumsmaßstab zu realisieren. Um scale-up-fähige Auslegungsunterlagen zu erarbeiten, sind diese Experimente in halbtechnischen Anlagen durchzuführen. Die in den Anlagen hergestellten Materialen werden an andere Projektpartner zur Herstellung von Elektroden weitergeben.