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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Elektrochemische Speicher

Die Abteilung für elektrochemische Energiespeicher konzentriert sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Lithium- und Natrium-Festkörperbatterien als neuartige, verbesserte Batterietypen für stationäre und mobile Anwendungen. Unsere Forschung deckt die gesamte Kette der Batterieentwicklung ab, beginnend mit den Grundlagen der Materialchemie zu den Batteriekomponenten und den kompletten Zellen.

Durch die Kombination von Wissen und Know-how bei der Material- und Komponentenentwicklung, zu der Synthese, Dünnschichttechnologien und keramische Verarbeitung gehören, wollen wir Festkörperbatterien mit hoher Energie- und Leistungsdichte voranbringen.

Elektrochemische SpeicherForschungsschwerpunkte der Abteilung für elektrochemische Energiespeicher

Vorteile von Festkörperbatterien

In Festkörperbatterien wird der flüssige Elektrolyt, der üblicherweise in herkömmlichen Batterien verwendet wird, durch einen ionenleitenden Feststoff ersetzt. Da die Elektroden und andere Komponenten einer Batterie üblicherweise ebenfalls fest sind, werden diese Batterien als "Festkörperbatterien" bezeichnet. Festkörperbatterien bieten viele Vorteile: Sie können nicht auslaufen, sind im Allgemeinen weniger toxisch und im Falle eines Ausfalls können die Komponenten im Allgemeinen nicht brennen oder explodieren. Am wichtigsten ist, dass Festelektrolyte, aufgrund ihres größeren elektrochemischen Stabilitätsbereichs, die Verwendung von Elektrodenmaterialien mit Spannungen von mehr als 5 Volt, sowie, aufgrund ihrer chemischen Kompatibilität mit Lithium, die Verwendung von Lithiummetall als Anode erlauben. Alle diese Vorteile bedeuten eine Erhöhung der Energiedichte unter Beibehaltung der inhärenten Sicherheit der Batterie.

Elektrochemische SpeicherFestkörperelektrolyt-Keramik

Elektrochemische SpeicherFestkörperelektrolyt-Keramik

Materialwissenschaftliche Expertise und weltweite Kooperationen

Im Fokus unserer materialwissenschaftlichen Arbeiten stehen metallische Anoden und keramische Elektrolyt- und Kathodenmaterialien, insbesondere Oxidkeramiken mit elektronischer oder ionischer Leitfähigkeit. Die Forschung und Entwicklung von keramischen Batteriekomponenten am IEK-1 profitiert von einer langjährigen Expertise in der Keramikverarbeitung und der Dünnschichttechnologie (siehe Leistungen). Darüber hinaus stehen zahlreiche bildgebende und physikalische Techniken zur Charakterisierung von Materialien und Bauteilen zur Verfügung. Die Wissenskette wird durch die Zusammenarbeit mit anderen Instituten abgeschlossen, um elektrochemische Methoden zur Messung von Zellen, Modulen und Hybridsystemen unter labor- und anwendungsrelevanten Bedingungen sowie im Realbetrieb zu realisieren (siehe Projekte).

Elektrochemische SpeicherGloveboxsystem mit verbundener PVD-Anlage

Elektrochemische SpeicherRaman Mikroskop mit in-situ Messzelle

Neue Veröffentlichungen

Siehe Publikationen

Projekte: Elektrochemische Speicher


EVABATT, Evaluierung fortschrittlicher Festkörperbatteriekonzepte mit hoher Sicherheit und Leistung, (JLU Gießen, Fraunhofer ICT, TU München, IEK-1 & National Cheng Kong University, Feng Chia University, National Universty of Tainan, Industrial Technology Research Institute of Taiwan, National Applied Research Laboratories) November 2017 – Oktober 2020

GrEEn, Grüne Elektrochemische Energiespeicher (RWTH Aachen, WWU Münster, IEK-1, IEK-9), September 2017 – August 2020

INDICATE, In-situ Analysis of Li-Distribution in Cathodes, (WWU Münster, IEK-1), September 2017 – August 2019

LISZUBA, Lithium-Schwefel-Feststoffbatterien als Zukunftsbatterie (JLU Gießen, TU Braunschweig, TU Berlin, IEK-1), Juli 2017 – Juni 2020

BCT, Battery Cell Technology (ContiTech Elastomer-Beschichtungen GmbH, Henkel Electronic Materials N.V., Saueressig GmbH + Co. KG, Adphos Group, FhG-IPA, Uni Stuttgart, IEK-1, WWU Münster, TU Braunschweig), Juli 2017 – Juni 2019

MEET Hi-EnD II, Materials and Components to Meet High Energy Density Batteries (RWTH Aachen, WWU Münster, IEK-1, IEK-2, IEK-9 und IEK-12), Oktober 2016 -September 2019

FELIZIA, Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in Automobilen Anwendungen (BMW AG, BASF SE, IEK-1, IEK-12, TU München, Justus Liebig-Universität Gießen, KIT, Schott AG, VW AG), Januar 2016 – Dezember 2018

BenchBatt, Benchmarking und Validierung der Leistungsfähigkeit und Kosten von Hochenergie- und Hochvolt-Lithium-Ionen Batterien im Vergleich zu Post-Lithium-Ionen Technologien (WWU Münster, IEK-1, IEK-12, TU Braunschweig, Justus Liebig Universität Gießen), Januar 2016 – Dezember 2018

DESIREE, Defect spinels as high-energy and high-performance materials for electrochemical energy storage (IEK-1, IEK-9, RWTH, KIT), September 2014–August 2018


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