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Innovative Trägermaterialien zur Optimierung der Stromableiter von elektrischen Speichern

Motivation und Vorgehen

Die dezentrale Energiespeicherung aus erneuerbaren Energien bis hin zur Elektromobilität bauen auf der kontinuierlichen Weiterentwicklung von elektrischen Speichern. Die zentrale Forschungsfrage liegt dabei insbesondere in der Effizienz der Speicherung von Energie: Einerseits müssen Kosten gesenkt und andererseits Lebensdauer und Performance von Batterien verbessert werden. Bisher lag der Fokus der Batterieforschung auf der Zellchemie. Jedoch haben insbesondere die stromleitfähigen Trägermaterialien einen entscheidenden Einfluss auf die Performance und Kosten von Lithium-Ionen Batterien.
Daher soll im vorliegenden Verbundprojekt die Performance von elektrischen Speichern auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie durch einen ressourcenschonenden Einsatz von innovativen Trägermaterialien gesteigert werden. Ziel ist es, aktuelle Stromableiter (Al- und Cu-Folien) der Batteriezelle durch den Einsatz von dreidimensionalen Trägermaterialien (Streckmetalle, Metallschäume, Metallgewebe, etc.) zu ersetzen und deren Potential zu validieren.
Das Konsortium aus Forschung und Industrie bildete dabei die gesamte Wertschöpfungskette der Batterieproduktion ab und verfügt über ein breites Know-How sowie eine sehr gute Infrastruktur. Das Vorhaben wird aus den Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Forschungsziele

Die übergeordnete Zielsetzung des vorliegenden Forschungsvorhabens liegt in der Steigerung der Performance von elektrischen Speichern durch einen ressourcenschonenden Einsatz von innovativen Trägermaterialien. Ziel ist es, eine verbesserte Anbindung zwischen Substrat und Aktivmaterial zu generieren und somit die Lebensdauer von Batterien zu verbessern. Zusätzlich werden höhere Energiedichten durch die Gestaltung eines größeren Oberfläche-Volumen-Verhältnisses der eingesetzten inaktiven Trägermaterialien angestrebt.

Durch den Einsatz innovativer Trägermaterialien wird darauf abgezielt, mit weniger Material die gleiche Funktion innerhalb einer Lithium-Ionen-Batteriezelle zu erzielen. Da Aluminium und insbesondere Kupfer nur sehr aufwendig hergestellt bzw. gewonnen werden können, hat jede Reduzierung dieser Materialien einen positiven Einfluss auf die Umwelt. Diese neuen Materialien können nicht nur in stationären Speichern zur Unterstützung der Energiewende eingesetzt werden, sondern als Innovationsmotoren fungieren. Es ist sehr realistisch, dass bei einer erfolgreichen Anwendung dieser innovativen Trägermaterialien in stationären Speichern eine Übertragung auf mobile Speicher erfolgen kann. Dies bedeutet, dass z.B. Streckgitter oder Metallschäume auch das Potenzial besitzen, in Energiespeichern für die Elektromobilität eingesetzt zu werden und somit eine umweltfreundliche Mobilität ermöglichen. Gelingt es darüber hinaus, diese Materialien auch in Batterien für den Consumer-Bereich zu etablieren, kann von einer Key Enabling Technology gesprochen werden.

 

Projektnummer

EFRE-0800612

Förderinstitution

Europäische Union & OP EFRE NRW

Laufzeit

01.01.2017 bis 31.12.2019