Die Forschungsgruppe „Beyond Li-Batteries: Materials & Interphases“ untersuchte nachhaltige Elektroden und neuartige flüssige und feste Elektrolytmaterialien für jenseits von Lithium-basierte Batterien, wie beispielsweise natrium- und kaliumbasierte Energiespeicher. Ziel der Gruppe ist es, den Mechanismus der Elektroden-Elektrolyt-Interphasenbildung mithilfe von Oberflächentechniken zu verstehen und zu charakterisieren, um die elektrochemischen Eigenschaften zu verbessern.
Die Nachfrage nach Lithium ist in den letzten Jahren erheblich gestiegen, da Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) aufgrund ihrer hohen Energiedichte für den Antrieb tragbarer Elektronikgeräte und Elektrofahrzeuge verwendet werden. Allerdings wird die Lithiumversorgung hauptsächlich von vier Unternehmen mit lokalisierten Reserven kontrolliert, weshalb der Lithiumpreis kontinuierlich gestiegen ist. Darüber hinaus wurden Bedenken hinsichtlich der langfristigen Verfügbarkeit und Kosten der kritischen Rohstoffe geäußert, die bei der Herstellung von Lithiumbatterien verwendet werden, z. B. Kobalt, Lithium, Naturgraphit und Kupfer. In diesem Szenario ist es erforderlich, neue Batterietechnologien zu entwickeln, die LIBs ergänzen können, wie beispielsweise Natriumionenbatterien (SIB) und Kaliumionenbatterien (PIBs). Allerdings sollten die Leistungen über Li-Batterien hinaus gesteigert werden, um wettbewerbsfähige Technologien zu werden. Die Gruppe konzentriert sich auf die Entwicklung neuartiger, nachhaltiger und kostengünstiger Kathoden- und Anodenelektrodenmaterialien sowie polymerbasierter Elektrolyte für Natrium- und Kaliumionenbatterien. Das Verständnis des Interphasenbildungsmechanismus ermöglicht es uns, verschiedene Strategien umzusetzen, um die Einschränkungen der hochmodernen SIBs und PIBs zu überwinden.
Batterien auf Natriumbasis
Natriumionenbatterien (SIBs) werden aufgrund der nahezu unbegrenzten und weit verbreiteten Natriumressourcen als potenzielle kostengünstige Energiespeicher für stationäre Großanwendungen und leichte Elektromobilität postuliert. Tatsächlich bestehen natriumbasierte Elektrodenmaterialien aus unkritischen Rohstoffen wie Mangan, Eisen oder Hartkohlenstoff, was SIBs nachhaltig macht. Die elektrochemische Leistung von SIBs muss jedoch durch spezifische Strategien weiter verbessert werden, die die aktiven Kathoden- und Anodenmaterialien im Hinblick auf Energiedichte und Langzeitzyklen optimieren, um ihre Wettbewerbsfähigkeit gegenüber der Umwelt aufrechtzuerhalten und neuartige und fortschrittliche Flüssigkeiten und Feststoffe zu entwickeln Elektrolyte, die die Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt stabilisieren können.
Die aktuellen Aktivitäten der Gruppe in diesem Bereich sind:
– Hartkohlenstoff-Anodenmaterialien aus Bioabfällen auf nachhaltigem Syntheseweg
– Hybridschichtoxid-Kathodenmaterialien für Natriumbatterien mit hoher Energiedichte
– Elektrodenverarbeitung auf Wasserbasis
– Ternäre und Einzelionen-Polymerelektrolyte
– Anorganische Keramikelektrolyte vom Typ NASICON
– Oberflächentechnik von Aluminium für anodenlose Natriumbatterien
Kalium-Ionen-Batterien
Kaliumionenbatterien (PIBs) haben als Ergänzung zu Lithiumionen- und Natriumionenbatterien große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie angesichts ihres niedrigeren Standardelektrodenpotentials und einer schnelleren Ionendiffusion bei gleichzeitiger Wahrung der Materialhaltbarkeit theoretisch über höhere Energie- und Leistungsdichten als SIBs verfügen. Allerdings steckt die PIB-Forschung noch in den Kinderschuhen; Daher sind weitere Fortschritte beim Elektroden- und Elektrolytdesign und beim Verständnis der Grenzflächenchemie erforderlich, um ihre Leistung zu verbessern, sowie bei der Herstellung von Kalium-Vollzellen, um ihre Lebensfähigkeit zu verbessern.
In diesem Zusammenhang arbeitet die Gruppe derzeit an Folgendem:
– Aus Bioabfällen wurden Kohlenstoffanodenmaterialien hergestellt, um natürlichen Graphit, einen kritischen Rohstoff, zu ersetzen
– Entwicklung von Schichtoxiden auf Kaliumbasis
– Verstehen Sie den Abbaumechanismus von Kaliumionenbatterien
– Fluorfreie Kaliumionenleiter-Polymerelektrolyte
– Untersuchung der Elektroden-Elektrolyt-Interphasen mittels Oberflächentechniken
Radardiagramm der elektrochemischen, Nachhaltigkeits- und Kosteneigenschaften der a) Lithium-Ionen-Batterien (rot: LFP-basierte und lila: NMC-basierte Batterien), b) Natriumionen- und c) Kaliumionen-Batterien (cyanfarbene Punkte: theoretisch). Werte und blaue Linie: experimentelle Werte).
Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächen
Typischerweise arbeiten die Elektrolyte außerhalb ihres elektrochemischen Stabilitätsfensters, um die Energiedichte der Batterien zu erhöhen. Daher wird der Elektrolyt während der ersten Zyklen der Batterie reduziert/oxidiert und bildet eine Passivierungsschicht auf der Oberfläche der Elektroden, die als Festelektrolyt-Interphase auf der Anode und Kathoden-Elektrolyt-Interphase auf der Kathodenseite bezeichnet wird. Die Elektroden-Elektrolyt-Interphasen spielen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit, Metallabscheidung, Leistungsfähigkeit, Coulomb-Effizienz, irreversible Kapazität und Zyklenlebensdauer der Batterien. Daher ist das Verständnis nicht nur hinsichtlich der Eigenschaften, sondern auch des Bildungsmechanismus von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung wettbewerbsfähiger Batterien. Das Wissen über Schnittstellen und Interphasen von Lithiumbatterien ist jedoch noch begrenzt.
Die Gruppe führt folgende Aktivitäten durch:
– Untersuchen Sie die Chemie der Elektroden-Elektrolyt-Interphase bei elektrochemischen Zyklen (Lithium-Metall-, Natrium- und Kalium-basierte Batterien).
– Tiefenprofilierung der Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächen, um den Abbaumechanismus der Elektrolyte zu verstehen
– Untersuchen Sie die Grenzflächen, die in Fest-Fest-Materialien gebildet werden, d. h. Elektroden-Festelektrolyten
– Verbessern Sie die anfängliche Reversibilität der Materialien durch Modifizieren der gebildeten Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche.
The “Beyond Li-Batteries: materials & interphases” group belongs to the echem1 main group with access to the flowing devices:
– Inorganic and organic chemistry labs, including glove boxes, planetary ball miller, microwave reactor
– Oven lab, including muffle and tubular furnaces
– 25 sq. m Dry room, composed of UV chamber, hot press,
– Battery cyclers
– Potentiostats
– Impedance analyzers
– Pycnometer and density meter
– BET Surface Area Analysis with different gases
– Thermogravimetric analysis coupled with a mass spectrometer and differential scanning calorimeter
– FTIR/Raman with the possibility of running operando experiments
– X-ray diffractometer for ex-situ and in-situ experiments
– X-ray photoelectron spectroscopy
MSc. Aditya Khadilkar
Dr. Zahilia Caban Huertas (Postdoc Marie Curie Fellowship)
Dr. Daniel Roscher (daniel.kroetschel@kit.edu)
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:
https://simba-h2020.eu/
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).
Batterien auf Natriumbasis
Natriumionenbatterien (SIBs) werden aufgrund der nahezu unbegrenzten und weit verbreiteten Natriumressourcen als potenzielle kostengünstige Energiespeicher für stationäre Großanwendungen und leichte Elektromobilität postuliert. Tatsächlich bestehen natriumbasierte Elektrodenmaterialien aus unkritischen Rohstoffen wie Mangan, Eisen oder Hartkohlenstoff, was SIBs nachhaltig macht. Die elektrochemische Leistung von SIBs muss jedoch durch spezifische Strategien weiter verbessert werden, die die aktiven Kathoden- und Anodenmaterialien im Hinblick auf Energiedichte und Langzeitzyklen optimieren, um ihre Wettbewerbsfähigkeit gegenüber der Umwelt aufrechtzuerhalten und neuartige und fortschrittliche Flüssigkeiten und Feststoffe zu entwickeln Elektrolyte, die die Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt stabilisieren können.
Die aktuellen Aktivitäten der Gruppe in diesem Bereich sind:
– Hartkohlenstoff-Anodenmaterialien aus Bioabfällen auf nachhaltigem Syntheseweg
– Hybridschichtoxid-Kathodenmaterialien für Natriumbatterien mit hoher Energiedichte
– Elektrodenverarbeitung auf Wasserbasis
– Ternäre und Einzelionen-Polymerelektrolyte
– Anorganische Keramikelektrolyte vom Typ NASICON
– Oberflächentechnik von Aluminium für anodenlose Natriumbatterien
Kalium-Ionen-Batterien
Kaliumionenbatterien (PIBs) haben als Ergänzung zu Lithiumionen- und Natriumionenbatterien große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie angesichts ihres niedrigeren Standardelektrodenpotentials und einer schnelleren Ionendiffusion bei gleichzeitiger Wahrung der Materialhaltbarkeit theoretisch über höhere Energie- und Leistungsdichten als SIBs verfügen. Allerdings steckt die PIB-Forschung noch in den Kinderschuhen; Daher sind weitere Fortschritte beim Elektroden- und Elektrolytdesign und beim Verständnis der Grenzflächenchemie erforderlich, um ihre Leistung zu verbessern, sowie bei der Herstellung von Kalium-Vollzellen, um ihre Lebensfähigkeit zu verbessern.
In diesem Zusammenhang arbeitet die Gruppe derzeit an Folgendem:
– Aus Bioabfällen wurden Kohlenstoffanodenmaterialien hergestellt, um natürlichen Graphit, einen kritischen Rohstoff, zu ersetzen
– Entwicklung von Schichtoxiden auf Kaliumbasis
– Verstehen Sie den Abbaumechanismus von Kaliumionenbatterien
– Fluorfreie Kaliumionenleiter-Polymerelektrolyte
– Untersuchung der Elektroden-Elektrolyt-Interphasen mittels Oberflächentechniken
Radardiagramm der elektrochemischen, Nachhaltigkeits- und Kosteneigenschaften der a) Lithium-Ionen-Batterien (rot: LFP-basierte und lila: NMC-basierte Batterien), b) Natriumionen- und c) Kaliumionen-Batterien (cyanfarbene Punkte: theoretisch). Werte und blaue Linie: experimentelle Werte).
Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächen
Typischerweise arbeiten die Elektrolyte außerhalb ihres elektrochemischen Stabilitätsfensters, um die Energiedichte der Batterien zu erhöhen. Daher wird der Elektrolyt während der ersten Zyklen der Batterie reduziert/oxidiert und bildet eine Passivierungsschicht auf der Oberfläche der Elektroden, die als Festelektrolyt-Interphase auf der Anode und Kathoden-Elektrolyt-Interphase auf der Kathodenseite bezeichnet wird. Die Elektroden-Elektrolyt-Interphasen spielen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit, Metallabscheidung, Leistungsfähigkeit, Coulomb-Effizienz, irreversible Kapazität und Zyklenlebensdauer der Batterien. Daher ist das Verständnis nicht nur hinsichtlich der Eigenschaften, sondern auch des Bildungsmechanismus von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung wettbewerbsfähiger Batterien. Das Wissen über Schnittstellen und Interphasen von Lithiumbatterien ist jedoch noch begrenzt.
Die Gruppe führt folgende Aktivitäten durch:
– Untersuchen Sie die Chemie der Elektroden-Elektrolyt-Interphase bei elektrochemischen Zyklen (Lithium-Metall-, Natrium- und Kalium-basierte Batterien).
– Tiefenprofilierung der Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächen, um den Abbaumechanismus der Elektrolyte zu verstehen
– Untersuchen Sie die Grenzflächen, die in Fest-Fest-Materialien gebildet werden, d. h. Elektroden-Festelektrolyten
– Verbessern Sie die anfängliche Reversibilität der Materialien durch Modifizieren der gebildeten Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche.
The “Beyond Li-Batteries: materials & interphases” group belongs to the echem1 main group with access to the flowing devices:
– Inorganic and organic chemistry labs, including glove boxes, planetary ball miller, microwave reactor
– Oven lab, including muffle and tubular furnaces
– 25 sq. m Dry room, composed of UV chamber, hot press,
– Battery cyclers
– Potentiostats
– Impedance analyzers
– Pycnometer and density meter
– BET Surface Area Analysis with different gases
– Thermogravimetric analysis coupled with a mass spectrometer and differential scanning calorimeter
– FTIR/Raman with the possibility of running operando experiments
– X-ray diffractometer for ex-situ and in-situ experiments
– X-ray photoelectron spectroscopy
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:
https://simba-h2020.eu/
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).
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