10.11.2015
Rinaldo Raccichini, Alberto Varzi, Stefano Passerini und Bruno Scrosati, Mitglieder der HIU-Gruppe „Elektrochemie der Batterien“, veröffentlichten Ende 2014 eine kritische Bestandsaufnahme der bisherigen Forschungsliteratur zu dem Thema Graphen für Batterien in der Fachzeitschrift Nature Materials. Der Fortschrittsbericht wurde nun in die Nature Outlook Ausgabe zu Batterien aufgenommen. Die Autoren der Ausgabe zeigen die Möglichkeiten von elektrochemischer Energiespeicherung in Zukunft auf, erklären die Herausforderungen für die Batterieforschung und diskutieren neue Batteriesysteme und Materialien.
Da das Material Graphen als eine Art Wunderstoff für die Batterieforschung ausgerufen wurde, entschlossen sich die Forscher des HIU die bisherigen Forschungsergebnisse einer kritischen Prüfung zu unterziehen. Ausgangspunkt war der experimentelle Vergleich mit Grafit, dem nach jetzigem Forschungsstand besten Material für die negative Elektrode einer Lithium-Ionen-Batterie. Da sich nur punktuell Verbesserung ergab, starteten sie ihre umfassende Literaturrecherche. Das Ergebnis war, dass ein hoher Anteil der Publikationen zur Verwendung von Graphen in elektrochemischen Energiespeichern das Leistungspotenzial von Graphen überbewertet. Trotz der enormen Menge an Forschungsdaten, steht der abschließende Beweis, dass Graphen tatsächlich ein Wundermittel darstellt, noch aus. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Hauptherausforderung darin bestehen wird, die Lücke zwischen Laborforschung und praktischer Anwendung zu schließen.
Die Veröffentlichung bei Nature Outlook finden Sie hier.
27.07.2015
Das Helmholtz Institut veranstaltete am 27. Juli 2015 den internationalen Workshop „Towards next generation lithium-ion batteries“ im Rahmen des EU-geförderten Projektes LISSEN. Der Workshop behandelte hauptsächlich die neusten Entwicklungen im Bereich der Lithium-Schwefel-Batterien. Repräsentanten der Industrie, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Forschungseinrichtungen und die Projektpartner tauschten sich über ihre jüngsten Forschungsergebnisse zu dem Thema aus. Organisiert wurde die Veranstaltung von der Forschungsgruppe „Elektrochemie der Batterien„, die vom stellvertretenden Direktor des HIU, Stefano Passerini, geleitet wird und von dem Gastwissenschaftler Bruno Scrosati.
LISSEN ist ein Gemeinschaftsprojekt, das über das European Union Seventh Framework Programme (FP7) gefördert wird. Es zielt darauf ab nanostrukturierte Elektroden- und Elektrolytmaterialien zu identifizieren und zu entwickeln um die praktische Anwendung von Lithium-Schwefel-Batterien voranzubringen.
Das Projekt ist darauf ausgerichtet neue Lithium-Metal-freie Batteriestrukturen basierend auf lithiiertem Silikon als Anode und einem Schwefel-Kohlenstoff-Gemisch als Kathode zu bestimmen und zu testen. Eine derartige Batterie würde eine mindestens dreimal so hohe Energiedichte im Vergleich zu den derzeitigen Lithium-Batterien sowie eine vergleichbare Lebensdauer, deutlich niedrigere Kosten und einen hohen Sicherheitsgrad erreichen.
27.07.2015
Ulm, Germany
LISSEN is a large scale collaborative project, funded by the European Union Seventh Framework Programme (FP7), which aims to identify and develop nanostructured electrode and electrolyte materials to promote practical implementation of the very high energy lithium-sulphur battery.
The project is directed to the definition and testing of a new, lithium metal-free battery configuration based on the use of lithiated silicon as the anode and a nanostructured sulfur-carbon composite as the cathode. Such battery can offer an energy density at least three times higher than that available from the present lithium battery technology, a comparatively long cycle life, a much lower cost (replacement of cobalt-based with a sulfur-based cathode) and a high safety degree (no use of lithium metal).
The leading scientists and the representatives of industry will present their latest results.
Invited speakers
Prof. Dr. Maximilian Fichtner, HIU-KIT (Germany)
“Recent progress in the development of Mg-S and Li-S cells”
Dr. Klaus Leitner, BASF (Germany)
“What is the future of lithium-sulfur batteries? A brief discussion of potential issues and hurdles”
Dr. Holger Althues, Fraunhofer IWS (Germany)
“Carbon materials for enhanced sulfur cathodes”
Prof. Dr. Diana Golodnitsky, TAU (Israel)
“Facile synthesis and characterization of novel solid polymer-in-ceramic electrolyte”
Dr. Stefan Koller, VARTA Micro Innovation GmbH (Austria)
“Si anodes for Li-ion batteries”
Dr. Yuichi Aihara, Samsung R&D Institute (Japan)
“All Solid State Li-Sulfur Battery using a Li3PS4 Ionic Conductor“
Link: Brochure_LISSEN
Link: Agenda_LISSEN_Workshop
01.07.2015
Am Helmholtz-Institut Ulm (HIU) wechselte zum 1. Juli 2015 die Leitung des Instituts. Prof. Dr. Maximilian Fichtner folgt Prof. Dr.-Ing. Horst Hahn auf die Stelle des geschäftsführenden Direktors. Zugleich wird Prof. Fichtner als stellvertretender Direktor von Prof. Dr. Stefano Passerini abgelöst.
Der neue Leiter Maximilian Fichtner trat sein Amt zum 1. Juli 2015 an. In seinen bisherigen Arbeiten hat er vorwiegend die verschiedenen Methoden zur Energiespeicherung erforscht, welche eine der wesentlichen Voraussetzungen für die erfolgreiche Nutzung erneuerbarer Energiequellen und Grundlage der Elektromobilität darstellen. Maximilian Fichtner will in seiner Amtszeit als Direktor den Auftrag des HIU als nationales Exzellenz-Zentrum zur Batterieforschung umsetzen und so zur Lösung der wichtigen Frage nach der Energieversorgung der Zukunft effektiv beitragen. „Wir sind auf einem guten Weg und werden weiter daran arbeiten, das Institut als eines der international führenden Zentren bei der Erforschung der nächsten und übernächsten Generation von Batterien zu etablieren“, erklärt er. Das HIU sei mit dem großen Potenzial seiner Forschenden, der hochmodernen Infrastruktur und der Expertise seiner vier Partner gut aufgestellt und werde an die jüngsten Forschungserfolge bei innovativen Batteriematerialien anknüpfen.
Maximilian Fichtner hat auf dem Gebiet der Oberflächenwissenschaften promoviert und danach am ehemaligen Forschungszentrum Karlsruhe unter anderem eine Arbeitsgruppe auf dem Gebiet der Mikroverfahrenstechnik für Energiesysteme sowie eine Arbeitsgruppe im Bereich der Nanomaterialien für die Speicherung von Wasserstoff in Festkörpern aufgebaut. Für diese Arbeiten erhielt er im Jahr 2011 den Projektpreis der Internationalen Energie Agentur (IEA). Prof. Fichtner leitet am HIU eine Forschungsgruppe im Bereich Materialentwicklung und hält seit Ende April 2013 eine Professur für Festkörperchemie an der Universität Ulm, Fakultät für Naturwissenschaften. Gleichzeitig leitet er am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Institut für Nanotechnologie (INT) die Forschungsgruppe „Energiespeichermaterialien“.
Prof. Horst Hahn hat das HIU seit Januar 2011 – erst als Gründungsdirektor und später als Direktor – mit aufgebaut. Seine Amtszeit umfasste die gesamte Initialisierungs- und Aufbauphase des Institutes inkl. dessen wissenschaftlich-strategische Ausrichtung bis hin zum Bezug des Neubaus im Herbst 2014. Auch nach seinem Ausscheiden als Institutsleiter wird er dem HIU als Berater und Leiter der Forschungsgruppe „Feststoffelektrolyte“ erhalten bleiben. Prof. Hahn leitet zudem als Geschäftsführender Direktor das Institut für Nanotechnologie (INT) am KIT und hält verschiedene Honorarprofessuren in Indien und China.
24.06.2015
Prof. Dr. Paul Heitjans, Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie der Leibniz Universität Hannover, ist vom Land Niedersachsen mit einer Senior-Forschungsprofessur für Spitzenwissenschaftler ausgezeichnet worden. Als Inhaber der Niedersachsenprofessur „Mobilität von Ionen in Festkörpern“ wird seine Forschung für drei weitere Jahre nach seiner Pensionierung gefördert. Ziel des jährlich neu ausgeschriebenen Programms „Niedersachsenprofessur“ ist es, Spitzenwissenschaftlerinnen und Spitzenwissenschaftlern auch über die für Professorinnen und Professoren rechtlich festgelegte Altersgrenze hinaus die Möglichkeit zu geben, weiter in ihrem Forschungsgebiet zu arbeiten. Ausgezeichnet wurden sieben weitere Wissenschaftler.
Prof. Heitjans ist Sprecher der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschergruppe FOR 1277 molife und des Leibniz Forschungszentrums ZFM – Zentrum für Festkörperchemie und Neue Materialien. Er wurde nach seiner Promotion und der Habilitation in Physik in Heidelberg bzw. Marburg 1987 zum Professor für Physikalische Chemie und Elektrochemie nach Hannover berufen.
Prof. Heitjans berät als Vorsitzender des wissenschaftlichen HIU-Beirats, welcher im Februar 2013 ins Leben gerufen wurde, das Direktorium des HIU in Fragen der wissenschaftlichen Ausrichtung und Strategie. Das Gremium besteht aus extern berufenen, mit breit gefächerten Expertisen ausgestatteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern.
22.06.2015
Der vom Architekturbüro Nickl & Partner Architekten AG geplante und im Oktober 2014 eröffnete Neubau des HIU wurde im diesjährigen Wettbewerb „best architects 16″ prämiert.
Das Gebäude des HIU bietet mit seinen drei Stockwerken und einer kompletten Unterkellerung auf 2400 Quadratmetern Platz für rund 100 Mitarbeiter. Der Forschungsbau gliedert sich klar in die verschiedenen Nutzungsbereiche – innen an den Lichthof schließen sich Chemie- und Physiklabore an und an den Außenseiten befinden sich die Büroräume. Im Untergeschoss gibt es zusätzliche Sonder- und Speziallabore, die entweder über Oberlichtwände oder einen vorgelagerten Lichtgraben natürlich belichtet werden. Architektonisch charakteristisch ist die Fassade des Baus, welche aus Lochblechelementen besteht, die durch verschieden große Lochungen ein Muster optischer Interferenzen bilden. Die Elemente lassen sich vor den Bürofenstern hochfalten und so als Sonnen- und Blendschutz nutzen.
Bereits zum zehnten Mal wurde der Award für herausragende architektonische Leistung vergeben. Zugelassen waren Projekte, die nach dem nach dem 1.1.2010 fertiggestellt wurden. Der »best architects Award« ist eine unabhängige Auszeichnung, die jährlich herausragende architektonische Leistungen prämiert. Sie wird jährlich an realisierte Bauten verliehen, die sich durch besondere architektonische Qualität in den Kategorien Wohnungsbau, Büro- und Verwaltungsbauten, Gewerbe- und Industriebauten, öffentliche Bauten sowie Innenausbau, hervorheben.
25.02.2015
Bhaghavathi Parambath forscht mit einem der rund 500 im Jahr vergebenen Alexander von Humboldt-Forschungsstipendien ab August 2015 für zwei Jahre am HIU in der Forschungsgruppe „Festkörperchemie“ von Prof. Maximilian Fichtner. Eines der für Bhaghavathi Parambath attraktivsten Batterie-Systeme ist die Kombination von Magnesium mit Schwefel, da sie theoretisch eine Energiedichte von über 3200 Wh l−1 erreicht und damit über der einer Lithium-Schwefel Batterie liegt. Im Vergleich zu den Lithium-Schwefel Batterien steckt die Forschung und Entwicklung der Magnesium-Schwefel Batterie jedoch noch in den Kinderschuhen. Bhaghavathi Parambath arbeitet daran dies mit seiner Forschung zu der Herstellung von Elektrodenmaterialien für Magnesium-Schwefel Batterien mit hoher Speicherkapazität und Lebensdauer zu ändern.
Bhaghavathi Parambath, hat im August 2013 sein Promotionsstudium in Physik am Indian Institute of Technology Madras in Chennai mit der Auszeichnung für die beste Doktorarbeit in seinem Fach abgeschlossen. In seiner Doktorarbeit untersuchte er neue Materialien für Anwendungen im Bereich Energiespeicher- und Energieumwandlung. Bereits seit Januar 2014 arbeitet er am HIU.
Das renommierte Humboldt-Forschungsstipendium für Postdoktoranden wird an überdurchschnittlich qualifizierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Ausland vergeben, die am Anfang ihrer wissenschaftlichen Laufbahn stehen und ihre Promotion vor nicht mehr als vier Jahren abgeschlossen haben. Ein Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung ist sehr begehrt, denn es führt häufig zu einer beachtlichen Karriere in der Wissenschaft. Vier von fünf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erreichen innerhalb von 20 Jahren nach ihrem Forschungsaufenthalt in Deutschland eine Vollprofessur, besagt eine Studie der Stiftung.
19.02.2015
Seit seiner Entdeckung vor 10 Jahren und verstärkt durch die Nobelpreiswürden seiner Entdecker gilt das Material Graphen als eine Art Wunderstoff. Entwickler versprechen sich von Graphen beispielsweise biegsame Displays, bessere Datenspeicher sowie leistungsfähigere Batterien und elektronische Bauelemente. Forscher des HIU nahmen nun eine kritische Bestandsaufnahme der bisherigen Forschungsliteratur zu dem Thema Graphen für Batterien vor und veröffentlichten diese in der Fachzeitschrift Nature Materials.
Ausgangspunkt war der experimentelle Vergleich mit Grafit, dem nach jetzigem Forschungsstand besten Material für die negative Elektrode einer Lithium-Ionen-Batterie. Da sich nur punktuell Verbesserung ergab, starteten sie ihre umfassende Literaturrecherche. „Ein hoher Anteil der Publikationen zur Verwendung von Graphen in elektrochemischen Energiespeichern überbewertet das Leistungspotenzial von Graphen“, erklärt Stefano Passerini, Leiter der Forschungsgruppe „Elektrochemie der Batterien“ am HIU. Trotz der enormen Menge an Forschungsdaten, sei bislang nicht klar, ob Graphen wirklich das Potenzial habe, viele Bereiche unseres Lebens zu revolutionieren. „Die Hauptaufgabe für die Zukunft ist, die Lücke zwischen Laborforschung und praktischer Anwendung zu schließen“, stellt Passerini fest.
Die Veröffentlichung bei nature materials:
www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4170.h
22.01.2015
Dank eines Forschungsstipendiums für erfahrene Wissenschaftler der Alexander von Humboldt Stiftung nutzt Professorin Dr. Aimy Bazylak ihr „Sabbatical Year“ zu einem Forschungsaufenthalt am HIU. Das Förderprogramm dient dazu Langzeit-Forschungskooperationen in Deutschland zu ermöglichen. Bazylak wird gemeinsam mit der Helmholtz-Nachwuchsgruppe um Dr. Roswitha Zeis forschen. Beide Wissenschaftlerinnen kennen sich von verschiedenen Fachkonferenzen und versprechen sich eine aussichtsreiche Zusammenarbeit.
Bazylak arbeitet seit Jahren daran, den Wassertransport in Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen zu simulieren und zu visualisieren. Weitere ihrer Forschungsschwerpunkte sind der Einsatz von sauberer und nachhaltiger Energie und die Abscheidung und Speicherung von CO2. Roswitha Zeis entwickelt Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen mit Phosphorsäure-dotierten Membranen. Beide erhoffen sich mit der gemeinsamen Expertise den Säurehaushalt dieser Brennstoffzellen-Systeme besser zu verstehen und zu optimieren.
Bazylak ist Professorin an der Abteilung für Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen an der University of Toronto. Sie leitet dort das Thermofluids for Energy and Advanced Materials (TEAM) Labor mit talentierten Nachwuchswissenschaftlern. Im Jahr 2012 erhielt Bazylak den Ontario Ministry of Research and Innovation Early Researcher Award und 2014 wurde sie zum Mitglied der kanadischen Gesellschaft für Maschinenbau gewählt. Bazylak ist außerdem stellvertretende Direktorin des Instituts für nachhaltige Energie der University of Toronto.
20.01.2015
Stefano Passerini wurde zum 1. Januar dieses Jahres zum Chefredakteur der internationalen Fachzeitschrift „Journal of Power Sources“ berufen.
Seit Januar 2014 ist Passerini als Professor am HIU tätig und leitet die Forschungsgruppe „Elektrochemie der Batterien“. Er arbeitet seit 30 Jahren an der Entwicklung von Materialien und Systemen für elektrochemische Energiespeicherung. Mit seiner Forschung konzentriert er sich auf das grundlegende Verständnis und die Entwicklung von Materialien für Lithium-Batterien, wie z.B. ionische Flüssigkeiten, Polymer Elektrolyte und Elektrodenmaterialien. Passerini ist Mitverfasser von über 240 Veröffentlichungen und hat bereits etliche neuentwickelte Materialien patentieren lassen.
Das Journal of Power Sources ist eine Fachzeitschrift, die sich mit allen Bereichen von Wissenschaft und Technologie auseinandersetzt, die elektrochemische Energie behandeln. Die Zeitschrift veröffentlicht aktuelle Ergebnisse und Rezensionen über die Forschung und Anwendung von Primärzellen und Akkumulatoren, Brennstoffzellen, Superkondensatoren und Becquerel-Zellen.
