Li-EcoSafe

Entwicklung kostengünstiger und sicherer Lithium-Ionen-Batterien

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.06.2013 bis 30.09.2019
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 10.506.481,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: 10.506.481,00 €

 

Teilprojekt 1

Förderkennzeichen: 03X4636A

Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg – Standort Ulm, Geschäftsbereich Elektrochemische Energietechnologien - Fachgebiet Akkumulatoren Materialforschung
89081 Ulm
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Teilprojekt 2

Förderkennzeichen: 03X4636B

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. - Institut für Technische Thermodynamik
70569 Stuttgart
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Teilprojekt 3

Förderkennzeichen: 03X4636C

Universität Ulm, Fakultät für Naturwissenschaften - Fachbereich Chemie - Institut für Oberflächenchemie und Katalyse
89081 Ulm
zum Internetauftritt

Universität Ulm, Fakultät für Naturwissenschaften - Fachbereich Physik - Materialwissenschaftliche Elektronenmikroskopie
89081 Ulm
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Teilprojekt 4

Entwicklung umweltfreundlicher Elektrodenbeschichtungsprozesse und Elektrolytsysteme für Hochvolt-Lithium-Ionen-Kathoden

Förderkennzeichen: 03X4636D

Helmholtz-Institut Ulm für Elektrochemische Energiespeicher
89081 Ulm
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Fördergeber: BMBF, Referat 511

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterien

Förderprofil:
Technologie- und Innovationsförderung

Förderart:
PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Die Verfügbarkeit sicherer, umweltverträglicher und kostengünstiger Lithium-Ionen-Batterien ist eine zentrale Herausforderung für die Elektromobilität und die Zwischenspeicherung regenerativer Energien. Stand der Technik sind Lithium-Ionen-Batterien, die hinsichtlich Kosten, Sicherheit und Verfügbarkeit der Materialien noch nicht vollständig den Anforderungen der Anwender entsprechen.

Das Hauptziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Sicherheit dieser Batterien entlang der kompletten Entwicklungslinie. Dabei werden folgende Teilziele verfolgt:
• Erhöhung der Umweltverträglichkeit, Betriebs- und Versorgungssicherheit durch Verwendung neuer sicherer und verfügbarer Elektrodenmaterialien,
• Erhöhung der Stabilität der Elektroden/Elektrolytgrenzflächen,
• Entwicklung neuer analytischer Methoden zur Material- und Grenzflächencharakterisierung und
• Erhöhung der Systemsicherheit durch eine angepasste Betriebsstrategie.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Um diese Ziele zu erreichen, werden folgende Lösungsansätze verfolgt:

• Ersatz von Nickel-Cobalt-basierten Schichtoxiden durch überladesicherere und verfügbarere Kathodenmaterialien,
• Evaluierung von organischen Materialien als Elektrodenmaterial, Binder und Stromableiter als metall- und schwermetallfreie Alternativen,
• Ersatz von synthetischen Grafiten durch kostengünstige Graphit-Abfallprodukte und Kohlenstoffkomposite,
• Erarbeitung eines umfassenden Verständnisses der Anoden- bzw. Kathodengrenzflächen mittels Arbeiten an Modellsystemen und neuer analytischer Methoden,
• Optimierung der Grenzflächenstabilität durch Oberflächenmodifizierung, Elektrolytadditive und/oder thermisch resistenter Beschichtungen,
• Erarbeitung von Methoden zur Sicherheitsabschätzung von Komponenten und Zellen mit Hilfe von Experimenten und Simulationen,
• Erarbeitung von optimierten Betriebsstrategen auf der Basis einer zuverlässigen Zustandsdiagnostik, Verifikation von Modellierungen durch anwendungsorientierte Untersuchungen.


Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Die Verwertung der Ergebnisse erfolgt sowohl direkt durch die beteiligten Partner als auch über die industriellen Netzwerke der Forschergruppen. Soweit möglich, werden relevante Entwicklungen durch den Erwerb von Schutzrechten abgesichert.

Die gewonnenen Erkenntnisse finden direkt Eingang in die Lehre von Studierenden und Doktoranden sowie in Schulungen von Fachpersonal aus der Industrie. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Behebung des Fachkräftemangels auf dem Gebiet der elektrochemischen Energiespeicher.

Quelle: http://li-ecosafe.zsw-bw.de/home.html (jüngster Zugriff: 07.04.2017)


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil, stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung


Schlagworte der Teilprojekte des Verbundprojekts

Teilprojekt 1

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Kathode Lithium/Mangan-reich LNMO

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung unabhängige Einrichtung

Teilprojekt 2

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Kathode Lithium/Mangan-reich LNMO

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung außeruniversitäre Einrichtung

Teilprojekt 3

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Kathode Lithium/Mangan-reich LNMO

Forschungsgegenstand

Zelle Elektroden Anode

Zelle Elektroden Kathode

Zelle Elektrolyt

Forschungsbereiche

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Spektroskopie Infrarot-Spektroskopie

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Mikroskopie Focused-Ion-Beam

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Mikroskopie Rasterelektronen

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Mikroskopie Rastertunnel

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Mikroskopie Transmissionselektronen

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Spektroskopie Röntgenphotoelektronenspektroskopie

Analytik und Charakterisierung Methode (elektro-)chemisch Massenspektrometrie DEMS

Analytik und Charakterisierung untersuchte Eigenschaft CEI Bildung

Analytik und Charakterisierung untersuchte Eigenschaft SEI Bildung

Analytik und Charakterisierung untersuchte Eigenschaft Stabilitätsgrenze chemische

Analytik und Charakterisierung untersuchte Eigenschaft Struktur

Analytik und Charakterisierung untersuchte Eigenschaft Struktur-Eigenschaftsbeziehungen

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Universität

Teilprojekt 4

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Kathode Lithium/Mangan-reich LNMO

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Elektrolyt flüssig

Forschungsgegenstand

Zelle Elektroden Kathode

Zelle Elektroden Kathode Additive Leitfähigkeitsadditive

Zelle Elektroden Kathode Binder

Zelle Elektroden Kathode Stromsammler/Kollektor

Zelle Elektrolyt Additive Flammhemmer

Zelle Elektrolyt Additive Grenzflächenstabilisatoren

Zelle Elektrolyt Additive SEI-Bilder

Zelle Elektrolyt Hochvolt-stabil

Forschungsbereiche

Produktion Testzelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung nass wasserbasiert

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung Elekrolytformulierung

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Materialentwicklung und -synthese

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Spektroskopie Infrarot-Spektroskopie

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Mikroskopie Rasterelektronen

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Mikroskopie Transmissionselektronen

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Röntgendiffraktometrie

Analytik und Charakterisierung Methode physikalisch Spektroskopie Röntgenphotoelektronenspektroskopie

Analytik und Charakterisierung Methode (elektro-)chemisch Cyclovoltammetrie

Analytik und Charakterisierung Methode (elektro-)chemisch Kalorimetrie dynamische Differenzkalorimetrie

Analytik und Charakterisierung Methode (elektro-)chemisch galvanostatische Zyklisierung

Analytik und Charakterisierung Methode (elektro-)chemisch Impedanzspektroskopie

Analytik und Charakterisierung Methode (elektro-)chemisch Thermogravimetrie

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung außeruniversitäre Einrichtung

Verbundprojektleiter

Frau Dr. Margret Wohlfahrt-Mehrens
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW)
Fachgebiet Akkumulatoren Materialforschung
Helmholtzstr. 8
89081 Ulm

Telefon: +49 731 9530 612
Fax: +49 731 9530 666
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