Kurzbeschreibung des Einzelprojektes

• Untersuchung der Elektrolytdekomposition zur Verbesserung der Lebensdauer von elektrochemischen Speichern

Ausführliche Beschreibung des Einzelprojektes

Herausforderungen und Ziele

Das Projekt DEMS-BAT ist ein vom BMBF öffentlich gefördertes deutsch-japanisches Projekt mit dem Ziel die Elektrolytdekomposition in drei unterschiedlichen elektrochemischen Speichersystemen zu untersuchen.

Die Elektrolytdekomposition reduziert die mögliche Einsatzzeit bzw. Wiederaufladbarkeit erheblich und tritt auf, wenn ein elektrochemisches System nicht stabil ist. So trocknen die Zellen aus, Elektroden lösen sich auf, oder es bilden sich im Elektrolyt gelöste schädliche Produkte. Durch Einsatz von differentieller elektrochemischer Massenspektroskopie (DEMS) lassen sich während des Ladens und Entladens einer Zelle mögliche freigesetzte gasförmige Substanzen identifizieren und damit direkt die Elektrolytdekomposition sichtbar machen. Ziel bei der Speicherentwicklung muss es immer sein, diese Gasentwicklung zu vermeiden, damit Sicherheitsprobleme ausgeschlossen und hohe Zyklenzahlen erreicht werden können.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Im Projekt DEMS-BAT untersuchen das Fraunhofer ICT in Pfinztal und die Universität Kyoto drei elektrochemische Systeme, die sich aufgrund ihrer sehr geringen Materialpreise insbesondere für die stationäre Energiespeicherung eignen. So werden Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Systeme mit Schwefelkathode und Kohlenstoffanode sowie wieder aufladbare Zn-O2-Zellen erforscht.

Ziel der Projektpartner ist, neben dem besseren Verständnis des Reaktionsmechanismus insbesondere die Entwicklung von Maßnahmen, welche die Lebensdauer der betrachteten Systeme verbessern. So werden unterschiedliche Elektrolyte und Additive getestet und neuartige Membranen entwickelt, von denen eine Reduktion der Elektrolytdekomposition erwartet werden kann. Die Arbeiten, Methoden und Messsysteme, die in DEMS-BAT erarbeitet werden, lassen sich praktisch auf beliebige elektrochemische Systeme übertragen und können z. B. auch für zukünftige, überlegene Batteriezellen für Elektrofahrzeuge eingesetzt werden.

Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Durch das Projekt DEMS-BAT wird die Untersuchung von Degradationsprozessen an elektrochemischen Zellen unterschiedlicher Materialsysteme nach dem aktuellen Stand der Technik ermöglicht und ein entsprechendes On-line-Messverfahren entwickelt. Sämtliche zukünftig angestrebten Optimierungen an Zellbestandteilen können mit diesem Messverfahren überprüft und umfänglich evaluiert werden. Damit wird schnell ersichtlich, ob eine Verbesserung der Zelle bewirkt und beispielsweise eine höhere Langlebigkeit der Zelle erreicht wurde. Diese Methode eignet sich unter anderem zur Untersuchung der Alterung der Batteriezellen und unterstützt durch Erkenntnisse der Reaktionsmechanismen auch bei der Entwicklung neuer Batteriekomponenten wie Elektroden und Elektrolyte.

Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Schwefel (nicht thermal), Metall-Luft

Anwendungsfelder

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung

Projektleiter

Herr Prof. Dr. Jens Tübke
Hauptabteilungsleiter Angewandte Elektrochemie, Fraunhofer Institut für Chemische Technologie
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie
Joseph-von-Fraunhofer Str.  7
76327 Pfinztal
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Kontaktformular

Presse

Herr Dr. Stefan Tröster
Hansastr. 27c
80686 München
Telefon: +49 721 4640-392
Fax: +49 721 4640-111
E-Mail: stefan.troester@ict.fraunhofer.de
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