Beyond Li-Batteries: Materials & Interphases

SIMBA

Natrium-Ionen- und Natrium-Metall-Batterien für eine effiziente und nachhaltige Energiespeicherung der nächsten Generation (2021–2024)

Das europäische Projekt SIMBA umfasst 15 Partner und zielt darauf ab, eine äußerst kostengünstige, sichere Festkörper-Natrium-Ionen- und Natrium-Metall-Batterie für stationäre Speicheranwendungen zu entwickeln. Natrium-Ionen-Batterien ähneln Lithium-Ionen-Batterien; Beim Verständnis elektrochemischer Prozesse und Abbaumechanismen sowie der Herstellung von Elektroden, Festkörperelektrolyten und Zellen müssen jedoch mehrere wissenschaftliche und technische Herausforderungen bewältigt werden. Das SIMBA-Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen zu lösen und den Weg zur Markteinführung zu ebnen. Die Arbeiten am HIU konzentrieren sich auf die Entwicklung einer neuen Klasse von Einzelionen-leitenden Polymerelektrolyten mit großem elektrochemischem Stabilitätsfenster und hoher Ionenleitfähigkeit bei Raumtemperatur für Festkörper-Natriumionenbatterien. Darüber hinaus wird HIU die Lebenszyklusanalyse (LCA) der SIMBA-Batterie durchführen.

Partner: 

– Technische Universität Darmstadt (TUDa)
– Universität Uppsala (UU)
– Universität Birmingham (UBham)
– University of Warwick – Warwick Manufacturing Group (WMG)
– Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien (CEA)
– Institut für Energietechnik (IFE)
– Slowakische Akademie der Wissenschaften (SAS)
– Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (FHG)
– Elkem ASA (Elkem)
– Yunasko-Ukranie LLC (YUN)
– Saft Groupe S.A. (SAFT)
– Altris AB (Altris)
– TES-Recupyl SAS (Recupyl)
– Uniresearch B.V. (UNR)

Weitere Informationen:

SPIRIT

Festkörper-Kalium-Ionen-Batterien für eine sichere und nachhaltige Energiespeicherung (2022–2025)

Das Verbundprojekt SPIRIT ist Teil der vom BMBF geförderten Ausschreibung M-ERA.net 2021 mit spanischen, deutschen und israelischen akademischen und industriellen Partnern. Das Ziel von SPIRIT ist die Entwicklung einer sicheren, nachhaltigen und kostenwettbewerbsfähigen Festkörper-Kalium-Ionen-Batterie für stationäre Großanwendungen und leichte Elektromobilität, mit Energiedichten, die mit aktuellen Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar und mit Natrium-Ionen-Batterien konkurrenzfähig sind . Die Hauptziele des HIU bestehen darin, neuartige, kostengünstige, skalierbare und sichere Kaliumionen-leitende ternäre Polymerelektrolyte zu entwerfen und zu entwickeln, langfristige und hochenergetische Bioabfall-Anodenmaterialien aus hartem Kohlenstoff zu synthetisieren, die Elektrolyt-Elektroden-Verschlechterung zu verstehen und Grenzflächenbildung und hergestellte Festkörper-Kaliumionen-Demonstratoren.

Partner: 

– Universidad Complutense de Madrid (UCM)
– Institut für Polymerwissenschaft und -technologie (CSIC)
– Weizmann Institute of Science (WIS)
– Io-li-tec – Ionic Liquids Technologies GmbH (IOL)

Weitere Informationen:
https://www.spirit-k-ion.com/

Übergangstransfer

Natriumionenmaterialien und Demonstratoren für mobile und stationäre Energiespeichersysteme (2023-2026)

Transition Transfer ist ein vom BMBF gefördertes Verbundforschungsprojekt mit deutschen Partnern. Das übergeordnete Ziel besteht darin, leistungsstarke, kostengünstige und umweltfreundliche Natriumdemonstrationen unter Verwendung von zwei verschiedenen Elektrolytfamilien zu entwickeln. Das Transition Transfer-Projekt knüpft an die Untersuchungen und Aktivitäten des TRANSITION-Projekts an, mit dem genauen Ziel, die Prozesse auf ein höheres technisches Niveau zu bringen (TRL6 für Flüssigelektrolyt und TRL4 für Polymerelektrolyt und anodenloses System). Die HIU-Aktivitäten umfassen die Vorbereitung, Optimierung und Hochskalierung von aus Bioabfällen gewonnenen Anodenmaterialien aus hartem Kohlenstoff sowie die Herstellung von Elektroden aus hartem Kohlenstoff, die Synthese und Optimierung von Natriumpolymerelektrolyten und die Entwicklung eines anodenlosen Natriumdemonstrators auf Basis von Polymerelektrolyten.

Partner: 

– Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)
– Humboldt-Universität zu Berlin (HUB)
– Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU)

eNargiZinc

Auf dem Weg zu innovativen und erschwinglichen Energiespeichersystemen auf Natrium- und Zinkbasis auf Basis nachhaltigerer und lokal gewonnener Materialien (2024–2026)

Das eNargiZinc ist ein Marie-Sklodowska-Curie-Maßnahmen-Doktorandennetzwerkprojekt, dessen Ziel es ist, kreative, unternehmerisch denkende, innovative und belastbare Doktoranden im akademischen und nichtakademischen Bereich auszubilden, die in der Lage sind, sich aktuellen und zukünftigen Herausforderungen zu stellen und Wissen und Ideen in Produkte umzusetzen und Dienstleistungen zum wirtschaftlichen und sozialen Nutzen. Ziel von eNargiZinc ist die Entwicklung neuer Erkenntnisse, Technologien und kommerziell nutzbarer Produkte im Zusammenhang mit innovativen und erschwinglichen elektrochemischen Energiegeräten der nächsten Generation, wie Natrium-Ionen-Batterien, Zink-Ionen-Batterien, Zink-Luft-Batterien und Zink-Ionen-Hybrid-Superkondensatoren Langfristige Nachhaltigkeit durch die Verwendung reichlich vorhandener und erneuerbarer Materialien und Produktionsprozesse mit geringer Umweltbelastung.

Partner: 

– Universidad de Zaragoza (UNIZAR)
– Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (ISTM)
– Imperial College London (ICL)
– Deregallera Limited
– Fundación IMDEA Energía (IME)
– CIC ENERGIGUNE (CICE)
– Die University of Warwick (WMG)
– VARTA Microbattery GmbH (VARTA)
– GAZ Geräte- und Akkumulatorrenwerk Zwickau GmbH (GAZ)

4NIB – 4-Volt-Natrium-Ionen-Batterie (2023–2026)

Ziel des Projekts „4NIB“ ist es, aus Bioabfällen gewonnene Hartkohlenstoffanode (HIU/KIT), Polyanionphosphatkathode (ZSW und FZJ) und Elektrolyt (ALU) zu entwickeln und zu optimieren und ein innovatives Hochleistungsprodukt kostengünstig herzustellen und umweltfreundliche Natrium-Ionen-Batterie (ZSW) für mobile (Roller, leichte Nutzfahrzeuge und Stadttransportfahrzeuge) und stationäre Anwendungen. Das Endziel besteht darin, eine Natrium-Pouch-Zelle (TRL4) mit einer spezifischen Energie von ≥ 200 Wh/kg auf Stack-Ebene zu demonstrieren. Die Umsetzung eines Proof of Concept und die Entwicklung der vollständigen Natrium-Ionen-Batteriezellen-Demonstratoren basieren auf erfolgreich abgeschlossenen Voruntersuchungen auf Materialebene (Anode, Kathode und Elektrolyt) durch jeden Projektpartner.

Partner:

– Zentrum für Sonnenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) – Koordinator;
– Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (ALU)
– Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ).