Das Projekt "Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Anorganische und analytische Chemie, Lehrstuhl Festkörperchemie , Materialwissenschaften, Arbeitsgruppe Wiemhöfer durchgeführt. Die Aktivitäten der Gruppen WWU/MEET sind in standortübergreifenden WING-Zentren konzentriert. Die Ziele betreffen zum einen die gezielte Entwicklung neuer und verbesserter Batteriekomponenten für Zellen mit hoher Energiedichte und zum anderen die Übertragung solcher Materialien in die Zellfertigung. Bei den Elektroden sind als Schwerpunkte Lithiummetall-Anoden, Kathodenmaterialien mit der Möglichkeit zu überstöchiometrischer Einlagerung von Lithium und 3D-strukturierte Kathoden für Lithium-Luft-Zellen zu nennen. Im Elektrolytbereich geht es um die Entwicklung daran angepasster, neuer Elektrolyte auf Basis von ionenleitenden Polymer-, Glas- und Keramikschichten sowie integrierte Schutzschichten. Die Arbeitsplanung der Gruppen der WWU und des MEET umfasst präparative Arbeiten zur Synthese von polymeren Elektrolytmaterialien, niedermolekularen Elektrolytzusätzen zu verschiedenen Kathodenstrukturen auf Oxid- und Kohlenstoffbasis sowie deren Kombination. Eng verzahnt damit ist die Zellfertigung am Standort Münster. Die bereitgestellten Materialien werden hier in reale Zellen verbaut, vermessen und schließlich auf Anwendbarkeit überprüft. Neben elektrochemischer Analytik werden die Gruppen aus Münster zur direkten Sicherstellung der Materialeigenschaften spektroskopische und bildgebende nanoanalytische Verfahren wie REM und AFM zur Untersuchung der Materialbeschaffenheit einsetzen.
Das Projekt "Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien durchgeführt. Am Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik (IWE) des Karlsruher Instituts für Technologie sollen Lithium/Luft-Zellen und deren Komponenten, im Besonderen die beim Partner FZJ entwickelten Dünnschicht-Festelektrolytsysteme und Polymer/Festelektrolyt-Hybride, elektrochemisch charakterisiert und modelliert werden. Ziel ist das Verständnis der in der Zelle ablaufenden Prozesse und die darauf aufbauende Entwicklung von Modellen, die eine auf Simulationsrechnungen basierende Optimierung festelektrolytbasierter Lithium/Luft-Zellen ermöglichen. Dazu werden die bei den Partnern FZJ, WWU und Mie University entwickelten Dünnschicht-Festelektrolytsysteme, Polymer/Festelektrolyt-Hybride und Lithium/Luft-Zellen elektrochemisch charakterisiert. Neben OCV- und Lade/Entlade-Kennlinien werden die einzelnen, in der Zelle auftretenden Verluste über elektrochemische Impedanzspektroskopie und die Auswertung der Impedanzspektren über die Verteilungsfunktion der Relaxationszeiten erfasst. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse werden Modelle für den ionischen Transport im Festelektrolyten und die elektrochemischen Prozesse in der Zelle entwickelt. Diese fließen in ein FEM-Zellmodell ein, welches zur modellgestützten Optimierung der Lithium/Luft-Zelle genutzt wird. Aus Simulationsrechnungen mit entsprechend variierten Zellparametern werden Designrichtlinien abgeleitet und entsprechend optimierte Elektrolyte, Elektrodenstrukturen und Zellen in Kooperation mit den Partnern entwickelt.