Das Projekt "ZIB - Zink-Ionen Batterien als ökonomische und ökologische Alternative für Großspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Grillo-Werke AG durchgeführt. Derzeit sind keine Batteriezinklegierungspulver bekannt, welche für den Einsatz in Zink-Ionen Batterien optimiert sind. Durch die überwiegende Anwendung von Batteriezinkpulver in Alkali-Mangan- und Zink-Luft-Zellen sind die meisten Pulver auf alkalische Elektrolyte (KOH, NaOH) optimiert. Ziel dieses Projektes ist die reproduzierbare und mittelfristig wirtschaftliche Herstellung von Zinkpulvern, welche in einer Zink-Ionen Batterie Anwendung finden. Neben der Herstellung dieser Zinkpulver ist es wichtig, die Wasserstoffentwicklung zu analysieren. Dazu müssen Labortests, welche an die neuartigen Elektrolyte anzupassen sind, entwickelt und durchgeführt werden.
Das Projekt "Vorhaben: SeaMag - Enhanced Mg seawater battery: optimization of electrolyte and anode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH durchgeführt. Das Hauptforschungsziel des HZG - Teilprojektes ist es, die Leistung der wässrigen Mg-Luft-Batterie durch Kontrolle des Anodenabbaus auf ein neues Niveau zu bringen. HZG wird sich vor allem auf zwei Aspekte konzentrieren, um die Entladungsleistung von Mg-Primärbatterien zu erhöhen: die Suche nach Magnesiumanodenmaterialien mit hoher Aktivität und niedrigen Eigen-Korrosionsraten und die Auswahl von hochstabilen Elektrolytmixturen mit geeigneten Additiven. Basierend auf dem Mg-Korrosionsmechanismus und unter Berücksichtigung der Eisenwirkung wird vorgeschlagen, dass wirksame Elektrolytzusätze für Mg-Luft-Batterien diejenigen sind, die die Korrosion von Mg durch Bildung von Komplexen mit Eisen verhindern, sodass die Bildung von sekundären kathodischen Zonen auf der Mg-Oberfläche unterbunden wird. Die Unterdrückung des verunreinigungsbedingten Re-Depositionsmechanismus, zusammen mit der Kontrolle der schädlichen Bildung von Mg(OH)2 auf der Anodenoberfläche, wird es ermöglichen, den Anodenabbau zu mildern. Identifizierte effektive Elektrolytzusätze machen die Mg-Luft-Batterie wesentlich effizienter als Batterien mit konventionellem wässrigem Elektrolyten und führen nach Abschluss des Projekts zu den gewünschten Ergebnissen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Drucktechnische Erforschung Primärbatterie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Print- und Medientechnik durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Es sind sowohl primäre Batterien bei Einsatz innovativer Materialsysteme zum Zweck der Stromversorgung eines zu realiserenden Demonstrators zu erforschen als auch den neuartigen Ansatz der Organischen Radikalbatterien zu verfolgen. 2. Arbeitsplanung: Primäre Batterien lassen sich bisher im Labormaßstab manuell in kleinen Stückzahlen herstellen. Auf dem Weg zur Erforschung industriell herstellbarer Batterien müssen sowohl Herstellparameter als auch die eingesetzten Materialien erforscht werden. Im Rahmen des gebildeten Konsortiums erfährt TUC materialseitig Unterstützung von Eckart, FSU und Schreiner, um innovative Materialkonzepte einzusetzen, die eine deutliche Steigerung der Leistungsfähigkeit der gedruckten Primärbatterien zulassen. Ein weiterer Ansatz ist die Erforschung der Organischen Radikalbatterie zusammen mit FSU, der von seinem polymeren Ansatz ausgehend ein Batteriesystem darstellt, das ohne Schwermetalle auskommt. Hier sollen durch FSU Polymere synthetisiert werden, die von TUC zur Herstellung und Erforschung von Batterien dieser Bauart dienen sollen.
Das Projekt "Batteriestoffflussanalyse im Altmetall einer Schrottaufbereitungsanlage unter besonderer Berücksichtigung der Abfallvorbehandlung in MBA und MVA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Abfallwirtschaft durchgeführt. Ziel: Durch dieses Forschungsprojekt soll ein entscheidender Beitrag zur langfristigen Ermittlung der Gesamt-Batteriestoffströme im System Abfallwirtschaft in Deutschland, anhand umfangreicher Sortieranalysen im Materialstrom von Schrottaufbereitungsanlagen und entsprechenden Datenerhebungen geleistet werden. Hierzu ist es jedoch notwendig die einer Schrottaufbereitung unmittelbar vorgeschalteten Abfallbehandlungsschritte MBA und MVA mit zu berücksichtigen, um ein aussagekräftige Stoffstrombilanz erstellen zu können. Inhalt: Die Batterieverordnung verpflichtet seit März 1998 alle Bürgerinnen und Bürger, verbrauchte Batterien und Akkus ausschließlich über den Handel oder die speziell dafür eingerichteten Sammelstellen zu entsorgen. Handel und Hersteller sind verpflichtet, diese Batterien zurückzunehmen und ordnungsgemäß zu verwerten oder als Sondermüll zu beseitigen. Derzeit werden etwa 40 Prozent (ca. 140 g/Einwohnerxa) der verkauften Batterien dem Gemeinsamen Rücknahmesystem Batterien (GRS) zugeführt. Die Verwertungsquote beträgt hierbei ca. 50 Prozent. Die übrigen Altbatterien und Akkus (aktuell etwa 112g/Einwohnerxa) werden nach entsprechenden Zwischenlagerungs- und Gebrauchszeiträumen weiterhin im Hausmüll entsorgt. Diese Batterien durchlaufen im Allgemeinen die üblichen Abfallbehandlungs- bzw. Verwertungsprozesse, wie mechanisch biologische und thermische Abfallbehandlung (MBA, und MVA). In Abhängigkeit zu den angewendeten Verfahrens- und Aufbereitungstechnologien, kommt es dabei zu einer mehr oder weniger effektiven Abtrennung von Reststoffen (inkl. Batterien in Fe-/ Ne- Metallfraktion) hinsichtlich einer Weiterverwertung. Exemplarisch ist hierbei der Verwertungsstrom von Fe- Metallen durch einen Schrottaufbereitungsbetrieb zu nennen. In diesem Materialstrom ist mit einer erhöhten Stoffkonzentration von Batterien, welche in den vorherigen Behandlungsschritten über (Metall)- Abscheider aus dem Hausmüll (bzw. aus den Reststoffen) ausgeschleust wurden, zu rechnen. Da eine hundertprozentige Ausschleusung der Batterien aus den einzelnen Behandlungs- und Verwertungsströmen nicht möglich ist, sollte ermittelt werden, wie sich die einzelnen Batterie- Anteile im Materialstrom der unterschiedlichen Behandlungs- und Aufbereitungsschritte verteilen. Batterien und Akkumulatoren enthalten zum Teil hohe Gehalte an Schwermetallen. Je nach Typ sind das Zink (Zn), Cadmium (Cd) oder Blei (Pb). Früher enthielten die Alkali-Mangan-Batterien (AM) neben Zn auch Quecksilber (Hg). Heute sind sie weitgehend Hg-frei. Cd, Hg und Pb sind toxische Schwermetalle. Aufgrund von mechanischen und thermischen Beanspruchungen im Rahmen der einzelnen Abfallbehandlungsmaßnahmen, kann es zu einer weitreichenden und unkontrollierten Verteilung dieser Schwermetalle (z.B. in der Huminstoffmatrix, Abluft, Schlacke, Rauschgas) kommen. Eine Abschätzung über die Verteilung dieser Schadstofflüsse durch die einzelnen Behandlungsschritte wird angestrebt.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Bau Technikumsanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FNE Entsorgungsdienste Freiberg GmbH durchgeführt. Gegenstand des Verbundprojektes ist die Entwicklung, Optimierung und Skalierung eines Verfahrens für das Recycling von lithiumhaltigen Produktionsrückständen aus der Lithiumbatterieherstellung. Verwertungsziel ist die Überführung des Lithiummetalls in das marktfähige Produkt Lithiumhydroxid-Monohydrat (LiOH.H2O) zur Weiterverwendung. Das Element Lithium nimmt eine Schlüsselrolle ein, da es zunehmend in den Bereichen Elektromobilität und Energiespeicher (Primär- und Sekundärspeicher) benötigt wird. Demgegenüber steht jedoch eine Importabhängigkeit für lithiumhaltige Verbindungen, d.h. durch eine Wiederverwertung von Lithium in Form von Lithiumhydroxid kann die Rohstoffbasis der deutschen Wirtschaft verbreitert und vorhandene Risiken reduziert werden. Ein Recycling von metallischem Lithium aus Primärbatterien stellt eine bisher kaum beachtete, aber hochaktuelle Thematik dar. Energiespeicher auf Lithium- bzw. Lithium-Ionen- oder auch Lithium-Polymer-Basis werden zunehmend nachgefragt und entsprechen gegenwärtig und auch in naher Zukunft der vorherrschenden Technologie. Eine Wiederverwertung ist nicht nur bei Akkumulatoren, sondern auch im Primärspeicherbereich zwingend geboten. Das Verfahren stellt ein innovatives Recycling- und Verwertungsverfahren zur Steigerung der Rohstoff- und Ressourceneffizienz dar. Der innovative Charakter dieses Prozesses ist die nasschemische Verarbeitung der Metalle durch kontrollierte Hydrolyse mit anschließender thermischer Nachverbrennung des bei der Hydrolyse freiwerdenden Wasserstoffs. Nach einem ersten Reinigungsschritt durch Ausnutzung des amorphen Charakters der Alkalimetalle entsteht eine Suspension, deren Verunreinigungen mithilfe von bekannten Filtrationsmethoden getrennt werden können. Nach einem zweiten und dritten Reinigungsschritt liegt Lithiumhydroxid als Monohydrat in kristalliner Form mit hohem Reinheitsgrad ( größer als 99,0 %) vor. Idealerweise lässt sich bei dem Verfahren das Anfallen von Sondermüll verringern oder gar vermeiden
Das Projekt "Teilvorhaben: Druckpastenerforschung für Sekundärzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VARTA Microbattery GmbH durchgeführt. Das Projektziel ist die drucktechnische Herstellung von flexiblen Dünnschichtbatteriesystemen. Im Fokus sind sowohl Primärbatterien für einmalige Anwendungen als auch wiederaufladbare Sekundärbatterien. Hierfür werden geeignete Materialien erforscht. Einerseits betrifft dies das Drucksubstrat auf Papierbasis, andererseits die optimalen Inhaltsstoffe der Drucktinten, die das chemische System der Batterie bilden. Neu ist hierbei das Substrat auf Papierbasis, das vorhandene Kunststoff- und Metallkapselungen ablösen soll. Als neues Materialkonzept werden organische Radikalbatterien erforscht. Das Ziel ist es, zukünftig leistungsfähige, umweltfreundliche, schwermetallfreie Batterien anzubieten.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Prozessentwicklung und -optimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Gegenstand des Verbundprojektes ist die Entwicklung, Optimierung und Skalierung eines Verfahrens für das Recycling von lithiumhaltigen Produktionsrückständen aus der Lithiumbatterieherstellung. Verwertungsziel ist die Überführung des Lithiummetalls in das marktfähige Produkt Lithiumhydroxid-Monohydrat (LiOH.H2O) zur Weiterverwendung. Ein Recycling von metallischem Lithium aus Primärbatterien stellt eine bisher kaum beachtete, aber hochaktuelle Thematik dar. Energiespeicher auf Lithium- bzw. Lithium-Ionen- oder auch Lithium-Polymer-Basis werden zunehmend nachgefragt und entsprechen gegenwärtig und auch in naher Zukunft der vorherrschenden Technologie. Eine Wiederverwertung ist nicht nur bei Akkumulatoren, sondern auch im Primärspeicherbereich zwingend geboten. Das Verfahren stellt ein innovatives Recycling- und Verwertungsverfahren zur Steigerung der Rohstoff- und Ressourceneffizienz dar. Der innovative Charakter dieses Prozesses ist die nasschemische Verarbeitung der Metalle durch kontrollierte Hydrolyse mit anschließender thermischer Nachverbrennung des bei der Hydrolyse freiwerdenden Wasserstoffs. Nach einem ersten Reinigungsschritt durch Ausnutzung des amorphen Charakters der Alkalimetalle entsteht eine Suspension, deren Verunreinigungen mithilfe von bekannten Filtrationsmethoden getrennt werden können. Nach einem zweiten und dritten Reinigungsschritt liegt Lithiumhydroxid als Monohydrat in kristalliner Form mit hohem Reinheitsgrad ( größer als 99,0 %) vor. Idealerweise lässt sich bei dem Verfahren das Anfallen von Sondermüll verringern oder gar vermeiden.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Projektkoordination und Stoffstromanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FME Freiberger Metallrecycling und Entwicklungsdienstleistungen GmbH durchgeführt. Gegenstand des Verbundprojektes ist die Entwicklung, Optimierung und Skalierung eines Verfahrens für das Recycling von lithiumhaltigen Produktionsrückständen aus der Lithiumbatterieherstellung. Verwertungsziel ist die Überführung des Lithiummetalls in das marktfähige Produkt Lithiumhydroxid-Monohydrat (LiOHxH2O) zur Weiterverwendung. Das Element Lithium nimmt eine Schlüsselrolle ein, da es zunehmend in den Bereichen Elektromobilität und Energiespeicher (Primär- und Sekundärspeicher) benötigt wird. Demgegenüber steht jedoch eine Importabhängigkeit für lithiumhaltige Verbindungen, d.h. durch eine Wiederverwertung von Lithium in Form von Lithiumhydroxid kann die Rohstoffbasis der deutschen Wirtschaft verbreitert und vorhandene Risiken reduziert werden. Ein Recycling von metallischem Lithium aus Primärbatterien stellt eine bisher kaum beachtete, aber hochaktuelle Thematik dar. Energiespeicher auf Lithium- bzw. Lithium-Ionen- oder auch Lithium-Polymer-Basis werden zunehmend nachgefragt und entsprechen gegenwärtig und auch in naher Zukunft der vorherrschenden Technologie. Eine Wiederverwertung ist nicht nur bei Akkumulatoren, sondern auch im Primärspeicherbereich zwingend geboten. Das Verfahren stellt ein innovatives Recycling- und Verwertungsverfahren zur Steigerung der Rohstoff- und Ressourceneffizienz dar. Der innovative Charakter dieses Prozesses ist die nasschemische Verarbeitung der Metalle durch kontrollierte Hydrolyse mit anschließender thermischer Nachverbrennung des bei der Hydrolyse freiwerdenden Wasserstoffs. Nach einem ersten Reinigungsschritt durch Ausnutzung des amorphen Charakters der Alkalimetalle entsteht eine Suspension, deren Verunreinigungen mithilfe von bekannten Filtrationsmethoden getrennt werden können. Nach einem zweiten und dritten Reinigungsschritt liegt Lithiumhydroxid als Monohydrat in kristalliner Form mit hohem Reinheitsgrad ( größer als 99,0 %) vor. Idealerweise lässt sich bei dem Verfahren das Anfallen von Sondermüll verringern oder gar vermeiden
Das Projekt "First of a kind commercial Compact system for the efficient Recovery Of CObalt Designed with novel Integrated LEading technologies (CROCODILE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fundacion Tecnalia Research & Innovation durchgeführt.
Das Projekt "Flywheel als Energiespeicher in Hybrid- und Elektrofahrzeugen für den Individualverkehr" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Elektrische Messtechnik und Messsignalverarbeitung durchgeführt. Aktuell verursacht der Straßenverkehr etwa 20Prozent der gesamten CO2 Emissionen der Europäischen Union, rund zwei Drittel stammen dabei von PKWs. Gerade in diesem Bereich ist aufgrund des geringen Gesamtwirkungsgrades konventioneller PKWs (etwa 18Prozent für den Neuen Europäischen Fahrzyklus) eine deutliche Reduktion der Emissionen möglich. Ansätze dafür sind eine Hybridisierung von Fahrzeugen, womit theoretisch der optimale Wirkungsgrad aktueller Verbrennungskraftmaschinen erreicht werden kann (etwa 55Prozent Emissionsreduktion), und der Einsatz von Elektrofahrzeugen, die im Betrieb vollkommen emissionsfrei sind. Verglichen mit konventionellen Fahrzeugen sind aktuell verfügbare Hybrid- und Elektroautos jedoch nicht konkurrenzfähig, primär da die verwendeten elektrochemischen Energiespeicher (Batterie, Supercap) die Anforderungen in Bezug auf Leistungs- und Energiedichte, Wirkungsgrad, Lebensdauer und Preis nicht erfüllen. Beispielsweise sind ca. 75 kg an Lithium-Ionen Zellen notwendig, um dieselbe Energie zur Verfügung zu stellen, die in einem Liter Dieselkraftstoff enthalten ist. Trotz intensiver Forschungsaktivitäten ist es nach aktuellem Wissensstand nicht möglich, eine Batterie zu entwickeln, die alle gestellten Aufgaben erfüllen kann. Erst durch die Aufteilung in einen Energie- und einen Leistungsspeicher ist es möglich, ein konkurrenzfähiges Elektrofahrzeug zu entwickeln. Der Energiespeicher ist hierbei eine auf möglichst hohe Energiedichte optimierte Batterie, für den Leistungsspeicher bietet ein mechanisches Schwungrad die besten Eigenschaften. Bei einem Hybridfahrzeug wird nur dieser Leistungsspeicher benötigt, da der Großteil der Antriebsenergie entweder durch eine Verbrennungskraftmaschine oder einer Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt wird. Auch aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht sind Schwungradspeicher zielführend, da sie ohne hohen Aufwand recyclebar sind. Zusätzlich enthalten sie lediglich Werkstoffe, die auch für eine Massenfertigung ausreichend verfügbar sind. Im Rahmen des Projekts werden Realisierungskonzepte von Schlüsselkomponenten von Schwungradspeichern für den Einsatz im Individualverkehr erstellt. Geprüft werden speziell die Möglichkeiten der Lagerung zur Erfüllung der Lebensdauer unter den geforderten Randbedingungen, sowie die technischen Rahmenbedingungen (Wirkungsgrad, Leistung, Energieinhalt). Das Projekt umfasst demnach folgende Forschungsschwerpunkte: - Erfassung (Simulation, Messung) der elektrischen und mechanischen Belastungsprofile für Schwungradspeicher als hochdynamischer Energiespeicher im praktischen Einsatz eines Individualfahrzeugs. - Design und Optimierung des Lagers und der elektrischen Maschine des Flywheel-Systems unter Berücksichtigung der ermittelten Belastungsprofile. Verhalten im Falle eines technischen Defekts bzw. Unfalls.
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| Bund | 10 |
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| Förderprogramm | 10 |
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