Einzelprojekt

Elektrolyt-Labor - 4e

Laufzeit: 01.07.2013 bis 31.12.2017
Fördersumme: 16.455.715,00 €
Projektvolumen: 16.455.715,00 €
 

ausführende Stelle:

MEET - Münster Electrochemical Energy Technology
Corrensstr.  46
48149 Münster
zum Internetauftritt

Zuwendungsempfänger:

Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Schlossplatz  2
48149 Münster
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Fördergeber: BMBF, Referat 511

Förderkennzeichen: 03X4632

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterie

Förderprofil: Technologie- und Innovationsförderung

Förderart: PDIR

Ausführliche Beschreibung des Einzelprojektes

Herausforderungen und Ziele

Elektrolyte spielen aufgrund ihrer Wechselwirkung mit allen übrigen Materialien, die in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden, eine Schlüsselrolle im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Lebensdauer der Batterien. Für Deutschland als zukünftigen Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität gilt es deshalb, die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten auf dem Themenfeld Elektrolyte stark auszuweiten.

Mit der Einrichtung des Labors am Batterieforschungszentrum MEET, das auf die Entwicklung und Analyse von Elektrolyten ausgerichtet ist, werden folgende Ziele verfolgt:
• Entwicklung von kostengünstigen, elektrochemisch und thermisch performanten Elektrolytsystemen,
• Elektrolytanalyse und Untersuchung der Elektrolytalterung,
• Vorhersage von Elektrolyteigenschaften auf der Basis des aufgebauten Messdaten-Pools,
• Funktion als zentrale Schnittstelle für Industrie und Hochschulen.

Die Elektrolytforschung wird aufgrund der Komplexität der eingesetzten Systeme nach einem experimentellen Ansatz verfolgt. Auswahl und Mengenverhältnisse der einzelnen Lösungsmittelkomponenten und Elektrolytsalze sowie die Zugabe verschiedener Additive führen zu einem extrem großen, freien Parameterraum, innerhalb dessen sich interessante Elektrolytkomposition realisieren lassen.

Das Elektrolytlabor ist eng in das MEET integriert und mit dessen übrigen Bereichen, etwa auf dem Gebiet der Zell-Fertigung und Zelltests engmaschig vernetzt. Kernthemen des Elektrolytlabors sind die Synthese neuer Materialien, das High Throughput Screening (HTS) zur schnellen, automatisierten Substanz-Evaluierung und die Analytik zur Etablierung und Realisierung der nötigen Qualitätsstandards sowie zur Untersuchung der Wirkungsmechanismen.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Das automatisierte High Throughput Screening (HTS) von interessanten Verbindungsklassen und der damit möglichen Elektrolytformulierungen ist ein wesentlicher Schlüssel-Bestandteil des Elektrolytlabors. Nur durch effiziente automatisierte Screening-Prozesse ist es möglich, dem aktuellen Wissens-, Erfahrungs- und Datenvorsprung der konkurrierenden Mitbewerber, insbesondere aus dem asiatischen Raum, zu begegnen. Die Formulierung neuer Elektrolyt-Mischungen erfordert aufgrund des empirischen Entwicklungsansatzes eine hohe Anzahl an Einzelversuchen und ist daher auf herkömmlichem Weg langwierig und in Deutschland personell kaum finanzier- und durchführbar. Automatisierte Tests im HTS ermöglichen eine schnelle Vorauswahl interessanter Additive, Lösemittel oder Salze und eine effiziente Formulierungsoptimierung. Zudem können anhand der gewonnen Daten dann empirische Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermittelt werden, die zusammen mit theoretischen Modelling-Ergebnissen die Vorhersage vielversprechender Strukturen und Formulierung erlauben.

Weitere an das Elektrolytlabor adressierte Themenfelder sind Sicherheits- und Recycling-Untersuchungen, die Zell-Analyse vor und nach deren Betrieb und die Analyse der Einflussfaktoren auf die Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächenchemie. Auch hier ist durch die hohe Zahl der möglichen Materialkombinationen ein rein manueller Forschungsansatz nicht ausreichend, weshalb parallelisierte und standardisierte Screening-Methoden eingesetzt werden.


Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Das Elektrolytlabor ist als zentrale Anlaufstelle insbesondere für die industriellen Interessenten vom Materialhersteller bis zum Batterieanwender konzipiert. Eine Reihe von großen Unternehmen haben ihr Interesse und ihre Unterstützung für das Elektrolytlabor erklärt. Darüber hinaus wird das Elektrolytlabor im Rahmen von Kooperationen mit der Industrie natürlich auch für kleinere Projekte zur Verfügung stehen.

Die durch zukünftige Projekte im Rahmen des Elektrolytlabors entwickelten neuen Elektrolyt-Materialien und -Formulierungen sollen nach ihrer Patentierung der kommerziellen Verwertung zugeführt werden. Hierfür stehen vom Materialhersteller bis hin zum Zellproduzenten industrielle Partner zur Verfügung, die ihr Interesse daran erklärt haben, mit dem Elektrolytlabor entsprechende Forschungsprojekte zu initiieren.

Neben den Materialien sind auch das Know-how und die durch das HTS in großer Zahl gewonnen Datensätze für die Verwertung relevant, um Modelling-Algorithmen zu optimieren oder durch Vergleich mit den analytischen Messdatenbanken die Aufklärung unbekannter Fremd-Systeme zu unterstützen.

Insbesondere die Projekte im Rahmen der Nationalen Plattform Elektromobilität werden durch die Investitionen im Elektrolytlabor kurz- und erst recht mittelfristig synergetisch beeinflusst, wenn nicht sogar erst ermöglicht. Langfristig soll dieses Know-how in Form von Publikationen als auch Patenten dem jungen Batterieproduktionsstand Deutschland nutzbar gemacht werden und damit die kompetitive Position im internationalen Wettbewerb weiter ausgebaut werden.


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

noch nicht vorhersehbar

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung


Schlagworte zum Einzelprojekt

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

noch nicht vorhersehbar

Projektleiter

Herr Prof. Dr. Martin Winter
MEET - Münster Electrochemical Energy Technology
Corrensstr.  46
48149 Münster
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Telefon: +49 251 83-36031
Fax: +49 251 83-36032
E-Mail: martin.winter@uni-muenster.de


Alternativer Kontakt

Frau Dr. Isodora Cekic-Laskovic
Gruppenleiterin Elektrolyte

i.cekic-laskovic@uni-muenster.de

Telefon: +49 251 83-36805
Fax: +49 251 83-36032
E-Mail: i.cekic-laskovic@uni-muenster.de


Presse

Frau Vanessa Bartling
Schlossplatz 2
48149 Münster
Telefon: +49 251 83-36720
Fax: +49 251 83-36032
E-Mail: vanessa.bartling@uni-muenster.de
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