HighSafe II

„Nachhaltige, umweltfreundliche, sichere Batterien mit hoher Energiedichte: Materialien, Zellen und Modelle“.

Das Hauptziel der taiwanesisch-deutschen Zusammenarbeit im HighSafe-Projekt war und ist die Entwicklung von Schlüsselmaterialien für die nächste Generation von Hochenergiezellen, die die Anforderungen an Energiedichte, Lebensdauer, Sicherheit, Nachhaltigkeit und Verfügbarkeit von Rohstoffen erfüllen. Zu diesem Zweck verfolgte das Projekt eine Reihe neuer Ansätze zur Materialentwicklung, die sowohl aktive Materialien als auch passive Komponenten wie Additive, Bindemittel, Separatoren und Elektrolyte umfassten. Vielversprechende Ansätze und Konzepte sollen weiterverfolgt werden, wobei in der zweiten Phase nicht nur Lithium-Ionen-Batterien, sondern auch anodenfreie Batteriekonzepte im Vordergrund stehen, da durch Ersetzen der negativen Elektrode eine weitere signifikante Erhöhung der Energiedichte zu erwarten ist Lithiummetall.

In der zweiten Phase des HighSafe-Projekts wird sich das HIU auf die experimentelle Charakterisierung, Modellierung und Simulation von aktiven Materialien für Elektroden in hochenergetischen Lithium-Ionen-Zellen konzentrieren. Insbesondere werden elektrochemisch-mechanische Modellierungsmethoden entwickelt, die das mechanische Verhalten während des Betriebs simulieren können. Im Verlauf des Projekts werden die zu verwendenden aktiven Materialien von den Partnern festgelegt. Insbesondere wird ein Lithium-Nickel-Manganoxid, LNMO, als kathodenaktives Material in Kombination mit einem siliziumhaltigen Graphit, SiG, als anodenaktives Material verwendet.

Das HIU wird modernste Charakterisierungsmethoden anwenden, um das Modell auf Elektroden- und Zellebene zu parametrisieren, das in der ersten Phase des HighSafe durchgeführt wurde. Basierend auf dem Elektrodenmodell wird dann ein elektrochemisch mechanisch gekoppeltes Zellmodell entwickelt, um unter anderem die lokale Verteilung des Potentials, der Li-Ionen-Konzentration sowie der mechanischen Beanspruchung und Dehnung in einem Format abzuschätzen, das während der Projektlaufzeit bestimmt wird.

Projektpartner des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) im HighSafe II-Projekt sind die National Tsing Hua University (NTHU), die National Chiao Tung University (NCTU), die National University of Tainan (NUTN) und die National Taiwan University of Science and Technology (NTUST) aus Taiwan sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und die TU München (TU).

Dieses Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, Projektnummer 03XP0306B) gefördert.

Laufzeit: 2020 bis 2022
Vorangegangenes Projekt: HIGHSAFE
Querverweis: TU München

Projektleiter am HIU: Prof. Dr. Stefano Passerini
Forschungsgruppe: Electrochemistry for Batteries