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Die Entwicklung von neuen Batterien mit hohen Energiedichten, schnellerer Kinetik und höherer Stabilität erfordert eine gezielt ausgerichtete Grundlagenforschung. Dafür ist zu ermitteln, welche reversiblen elektrochemischen Prozesse bei hohen Zellspannungen und Strömen ablaufen. Im Forschungsfeld Elektrochemie untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler u.a. die Grenzflächen von Elektrode (Elektronenleiter) und Elektrolyt (Ionenleiter), an der die batteriespezifische Redox-Reaktion abläuft.
Mehr zu diesem GebietDas Ziel im Forschungsfeld Materialien ist es, neuartige Materialien mit potenziell höheren Energiedichten zu identifizieren, die gleichzeitig sicher sind und zu niedrigeren Kosten produziert werden können. Zudem soll mit diesen eine schnelle Ladung und Entladung über viele Zyklen möglich sein. Notwendig ist dabei eine Neuentwicklung oder Optimierung sowohl der Elektroden- als auch der Elektrolytmaterialien.
Mehr zu diesem GebietIn diesem Forschungsfeld beschäftigen sich die Wissenschaftler des HIU mit der theoretischen Beschreibung von Prozessen, die in Batterien (z. B. bei Lade- oder Entladevorgängen) ablaufen. Modelliert werden die Zusammensetzung und das Verhalten von Strukturen, um Materialeigenschaften, die für die elektrochemische Energiespeicherung relevant sind, abschätzen zu können. So wird etwa die Bildung von Strukturen durch chemische Prozesse auf atomarer Ebene simuliert.
Mehr zu diesem GebietDie Wissenschaftler des Forschungsfelds Systeme testen und charakterisieren die elektrischen Eigenschaften von kommerziellen Batteriezellen, um z.B. Alterungsprozesse in einer Batterie ganzheitlich und systemorientiert bewerten zu können. So legen sie die Grundlagen für die weitere Optimierung der Batterien. Im Blickpunkt stehen u.a. der Lebenszyklus kommerziell verfügbarer Zellen (z. B. mit neu entwickelter Zellchemie) und deren Bewertung hinsichtlich potenzieller Anwendungsfelder.
Mehr zu diesem GebietDie Forschung in dem Forschungsfeld Methoden konzentriert sich auf die Entwicklung und gezielte Anwendung ausgewählter Analysetechniken, um Reaktionswege und atomare Phänomene von Elektrodenmaterialien und Zellen sichtbar zu machen. Um lange Lebensdauern und einen sicheren Betrieb von Batterien zu garantieren, sind Detailkenntnisse über die beim Laden und Entladen ablaufenden Prozesse erforderlich. Diese können nur durch spezielle Untersuchungsmethoden erfasst werden, die dabei auch entsprechend weiter entwickelt werden.
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