HochEnergieMaterialien kosteneffizient und ökologisch prozessiert (HEMkoop)

Basic data for this project

Type of project: Participation in BMBF-joint project
Duration: 01/01/2018 - 30/06/2021

Description

In Aspekten wie Reichweite, Lebensdauer oder Kosten erfüllen aktuelle Traktionsbatterienen nur bedingt die Ansprüche von Nutern elektrischer Fahrzeuge und stellen damit eine kritische Hürde für den Ausbau der Elektromobilität in Deutschland dar. Durch den Einsatz neuartiger Hochenergie-Materialien (HE-Materialien), wie Silizium-Kohlenstoff-Komposite oder besonders lithiumreiche Kathodenmaterialien (z.B. Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt(NMC)), kann die Kapazität und Leistung konventioneller Lithium-Ionen-Batterien weiter verbessert werden. In Kombination mit neuartige Fertigungsprozesse, die auf energieintenisve und damit teuere Prozesschritte verzichten oder den Herstellprzess deutlich vereinfachen, eröffnen sich vielversprechende Möglichkeiten zur Lösung vieler der zuvorgenannten Probleme der Elektromobilität. An dieser Stelle setzt das Projekt HEMkoop an. Kernidee ist, auf Basis weiterentwickelter Aktiv- und Passivmaterialien die Herstellung eines partikulären Aktivmaterial-Binder-Ruß-Kompositmaterials für die hocheffiziente Elektrodenprozessierung. Konkretes Ziel ist die Entwicklung wirtschaftlich nachhaltiger Material- und Prozesskonzepte, die eine kurzfristige Marktetablierung ermöglichen. Die Technologie soll zudem für Polymerelektrolyt- und, nach kleinen Anpassungen, auch für Solid-State-Elektroden anwendbar sein und damit einen zukünftigen Sprung in der Prozesstechnik vermeiden können. Vor diesem Hintergrund adressiert das Projekt die Entwicklung einer material- und prozessseitig abgestimmten HE-Zelle auf Basis der Entwicklung von Materialien (C/Si-Komposite, Binder, Elektrolyt), der Validierung von kommerziellen und in der industriellen Vorentwicklung befindlichen Materialien und Zellkomponenten (Separator, Binder), der Entwicklung einer auf die Materialien adaptierten, kosteneffizienten und ökologischen Materialkomposit- und darauf basierenden Elektrodenprozessierung sowie der eingehenden Bewertung der Materialien und Prozesse in der Zellfertigung. Final münden die besten Elektroden in Entwicklungs- und Demonstratorzellen zur Bewertung der Innovationen.

Keywords: Batterieforschung; Hochenergie-Batteriezelle; Elektromobilität