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Entwicklung, Charakterisierung und Qualifizierung eines neuartigen Energiespeichers auf Basis eines Al-Ionen-Batteriesystems mit hoher Energiedichte für mobile Anwendungen

Motivation

Die Lithium-Ionen-Technologie, welche in modernen mobilen Elektronikgeräten verwendet wird, stellt die zurzeit am weitesten ausgereifte Batterietechnologie dar. Wegen der für die Elektromobilität noch nicht zufriedenstellenden Energiedichten, der nach wie vor vorhandenen Sicherheitsrisiken und der begrenzten Lithium-Vorkommen werden Alternativen zu dieser Technologie im Hinblick auf zukünftige Anwendungen für die Elektromobilität im Massenmarkt immer wieder diskutiert.

Wegen der geringen Masse und der Fähigkeit, drei Elektronen je Ion auszutauschen, stellt Aluminium das Metall mit der höchsten volumetrischen Kapazitätsdichte dar. Da Aluminium das am häufigsten vorkommende metallische Element der Erdkruste ist und die Verarbeitung nicht unter Schutzgas erfolgen muss, bieten sich weitere enorme Vorteile hinsichtlich der Kosten und der Sicherheit eines darauf basierenden, elektrochemischen Energiespeichersystems. Im Gegensatz zur Lithium-Ionen-Zelle haben asiatische Zellhersteller zudem hier noch keine Marktrelevanz, so dass ein früher Einstieg in diese Technologie entscheidendes Know-How in Deutschland weiter aufbauen und festigen kann. Ausgehend davon ist ein entscheidender Fortschritt in der Produktion von kostengünstigen und umweltfreundlichen Energiespeicher-systemen möglich.

Forschungsziele

Gesamtziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung, Charakterisierung und Qualifizierung eines Al-Ionen-Batteriesystems mit hoher Energiedichte für mobile Anwendungen als alternatives Konzept gegenüber den etablierten, aber auch den in der Entwicklung befindlichen Li-Ionen-Systemen. Das Vorhabensziel wird in den Teilbereichen der Synthese und Charakterisierung eines geeigneten Kathodenmaterials, der Bewertung von Al-Legierungen, der Entwicklung und Testung entsprechender Elektrolytsysteme und der elektrischen und elektrochemischen Analyse des Gesamtsystems in etablierten Mikrotestzellen gemeinsam durch die Verbundpartner umgesetzt.

Das PEM der RWTH Aachen hat in seinem Teilvorhaben zum Ziel, bereits in diesem frühen Stadium der Material- und Systementwicklungen einen Verwertungspfad (Produktionskonzept und Modulkonzept) derartiger innovativer Batteriesysteme zu erarbeiten und erste Konzepte für deren Umsetzung im Verbund zu erstellen.

Forschungs- und Projektpartner

  • IoLiTec GmbH
  • Fraunhofer THM
  • Fraunhofer IZM
  • DECHEMA Forschungsinstitut DFI
  • TU Clausthal - Institut für Elektrochemie IEC
 

Laufzeit

01.01.2018 – 31.12.2020

Förderkennzeichen

03XP0128B

Projektträger

Projektträger Jülich (PtJ) | Forschungszentrum Jülich GmbH

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

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