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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Elektrochemische Speicher

Ziel der Entwicklung sind neue, bessere Batterietypen für stationäre und mobile Anwendungen mit hoher Langzeit- und Ladezyklusstabilität.

Elektrochemische Speicher

Im Mittelpunkt der Forschung und Entwicklung stehen Festkörperbatterien. Bei ihnen ist der sonst übliche flüssige Elektrolyt durch einen ionenleitenden Feststoff ersetzt. Da die Elektroden und weiteren Komponenten einer Batterie normalerweise ebenfalls fest sind, spricht man insgesamt von „Festkörperbatterien“.

Ihre Vorteile: Diese Batterien können nicht auslaufen, sie sind grundsätzlich weniger giftig, und im Fehlerfall können die Komponenten generell nicht brennen oder explodieren. Aufgrund ihrer hohen chemischen Stabilität erlauben Festelektrolyte auch die Verwendung von Elektrodenmaterialien mit Spannungen jenseits der 5 Volt und einen Batterieaufbau mit deutlich geringeren Anforderungen an das Batteriemanagementsystem.     

Bislang sind Festkörperbatterien lediglich vereinzelt in Mikrochips oder in der Medizin eingesetzt worden. Die Arbeiten des Instituts zielen auf die Entwicklung von wieder aufladbaren Lithium- und Natrium-basierten Batterien mit hoher Energie- und Leistungsdichte. Sie sind damit besonders für Anwendungen in der Elektromobilität und in der Netzspeicherung interessant.  

Elektrochemische SpeicherFlüssige Vorstufen für Kathodenwerkstoffe

Die aktuellen werkstoffwissenschaftlichen Arbeiten fokussieren sich auf metallische Anoden- und keramische Elektrolyt- und Kathodenwerkstoffe, insbesondere Oxidkeramiken mit elektronischer bzw. ionischer Leitfähigkeit. 

Für die Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung stehen umfangreiche Analysemethoden wie Messung der chemischen und thermischen Ausdehnung, Thermoanalyse, elektrische Messungen oder bildgebende Verfahren wie konfokale Lasertomographie und hochauflösende Rasterelektronenmikroskopie zur Verfügung.

Elektrochemische SpeicherSinterkörper aus einem keramischen Lanthium-Ionenleiter

Projekte

INSIDER, Auf Anionen-Interkalation basierende Dual-Ionen Energiespeicher, (WWU Münster, TU Braunschweig, IEK-1, FAU Erlangen-Nürnberg)
1.11.2012-31.12.2016

DESIREE, Defekspinelle als Hochenergie- und Hochleistungsmaterialien zur elektrochemischen Energiespeicherung (IEK-1, IEK-9, RWTH, KIT)
1.9.2014-31.8.2017

Hochtemperatur- und Energiematerialien (IEK-1, IEK-2, IEK-9, Oak Ridge National Laboratory, USA) 12/2016

ECASB, Electrolyte-Cathode Interfaces in All-Solid-State Li Batteries (IEK-1, Gemeinschaftslabor für Elektronenmikroskopie der RWTH Aachen) 1.10.2014-30.09.2016

PIA, Projekt „Pressure-Induced Aging of Active and Inactive Materials in Battery Cells“ (IEK-1, ISEA, RWTH Aachen) 1.1.2016-31.12.2016

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