MaLiBa

Maßgeschneiderte Lithium-Metall-Anoden für zukünftige Batteriesysteme

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.01.2019 bis 31.12.2021
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 1.856.746,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: 2.484.459,00 €

 

Teilprojekt 1

Entwicklung von Methoden zur Herstellung metallischer Lithiumanoden sowie Evaluierung in Li-S-Prototypzellen

Förderkennzeichen: 03XP0185A

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik, Chemische Oberflächen- und Batterietechnik
01277 Dresden
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Teilprojekt 2

Förderkennzeichen: 03XP0185B

hpulcas GmbH
09599 Freiberg
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Teilprojekt 3

Risikoanalyse für Lithiummetall-Anoden und Sicherheitstests

Förderkennzeichen: 03XP0185C

SGS Germany GmbH - München, Battery Test House
81379 München
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Teilprojekt 4

Förderkennzeichen: 03XP0185D

Justus-Liebig-Universität Gießen, FB 08 - Biologie und Chemie - Chemie - Physikalisch-Chemisches Institut
35392 Gießen
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Fördergeber: BMBF, Referat 523

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterien

Förderprofil:
Technologie- und Innovationsförderung

Förderart:
PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen ist eines der großen Ziele der aktuellen Batterieforschung. Durch den begrenzten Bauraum im Fahrzeug wird die elektrische Reichweite maßgeblich durch die volumetrische Energiedichte der Batteriezellen bestimmt.

Lithium-Metall-Anoden bilden die Basis für alle lithium-basierten Batteriekonzepte, einen weiteren Sprung in der gravimetrischen und volumetrischen Energiedichte gegenüber heutigen Lithium-Ionen-Batteriezellen zu erreichen. Wichtige Voraussetzungen für den Erfolg dieser Technologie ist die Entwicklung maßgeschneiderter Lithiumanoden.

Die Herausforderungen bestehen in der Entwicklung neuer Konzepte zur Herstellung dünner Lithiumanoden auf dünnen Substratfolien und maßgeschneiderter Schutzschichten, welche einen optimalen Kontakt zum jeweiligen Elektrolytsystem und eine hohe Zyklenstabilität der Anode ermöglichen.

Ziel des Vorhabens ist es daher, neue Technologien zur Optimierung der volumetrischen Energiedichte von Lithium-Schwefel-Batterien durch Optimierung der Lithium-Metall-Anode zu erreichen. Als finales Ziel soll eine Zelle mit einer Energiedichte von >500 Wh/L demonstriert werden.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Ein interdisziplinäres Konsortium aus deutschen Forschungseinrichtungen und Unternehmen entwickelt generische Konzepte und Komponenten, welche auch in anderen Zelltechnologien Anwendung finden können. Dabei ist es die Aufgabe der hpulcas GmbH (HPU), Verfahren zur Herstellung 4 µm dünner Nickelfolien zu entwickeln. Das Fraunhofer IWS entwickelt ein Verfahren zur Abscheidung dünner Lithiumanoden mittels Schmelzverfahren und entwickelt volumenoptimierte Lithium-Schwefel-Prototypzellen. Die Entwicklung von Schutzschichten für dünne Lithiumanoden steht im Fokus der Arbeiten der Justus-Liebig-Universität (JLU), wohingegen SGS Germany (SGS) die Bewertung der Zellen sowie derer Sicherheit vornimmt.


Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Die im Projekt MaLiBa gewonnenen Ergebnisse sind neben Lithium-Schwefel-Zellen auch für weitere zukünftige Zellkonzepte, wie Festkörperbatterien, Lithium-Ionen-Batterien mit metallischer Anode, sowie Lithium-Luft-Batterien relevant. Auf diese Weise liefert das Projekt Grundlagen für eine Vielzahl von Beiträgen zur aktuellen Batterieforschung in Deutschland.

Einige für eine Kommerzialisierung der zukünftigen Batteriesysteme erforderlichen technologischen Fragestellungen werden im Projekt adressiert und können im Anschluss an das Projekt mit Zellherstellern unter produktionstechnischen Aspekten weiterentwickelt werden.


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Festkörper-Batterien, Metall-Schwefel (nicht thermal)

Anwendungsfelder

noch nicht vorhersehbar, mobil, stationär, Undefiniert

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, Industrie, Dienstleister


Schlagworte der Teilprojekte des Verbundprojekts

Teilprojekt 1

Energiespeichertyp

Festkörper-Batterien Lithium Anode Lithium-Metall

Metall-Schwefel (nicht thermal) Lithium-Schwefel Elektrode Anode Lithium-Metall auf lithiophil ausgestatteten Nickel-Folien

Metall-Schwefel (nicht thermal) Lithium-Schwefel Elektrode Anode Lithium-Metall Oberflächen-funktionalisiert

Forschungsgegenstand

Zelle

Zelle Elektroden Anode

Zelle Elektroden Anode Beschichtung

Zelle Elektroden Anode Stromsammler/Kollektor mit Grenzfläche lithiophil

Forschungsbereiche

Produktion Testzelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung alternative Prozesse Lithium-Metall Schmelzabscheidungsverfahren Aufbringung lithiophiler Grenzschicht auf Kollektor

Produktion Testzelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung alternative Prozesse Lithium-Metall Schmelzabscheidungsverfahren Metallabscheidung

Produktion Testzelle mit Flüssigelektrolyt Elektrodenfertigung alternative Prozesse Lithium-Metall Schmelzabscheidungsverfahren Oberflächenfunktionalisierung

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Entwicklung neuer Prozesse

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessoptimierung Energiedichte

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Demonstrator Testzelle

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung Elektrode

Anwendungsfelder

noch nicht vorhersehbar

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung außeruniversitäre Einrichtung

Teilprojekt 2

Energiespeichertyp

Festkörper-Batterien Lithium Anode Lithium-Metall

Metall-Schwefel (nicht thermal) Lithium-Schwefel Elektrode Anode Lithium-Metall auf lithiophil ausgestatteten Nickel-Folien

Metall-Schwefel (nicht thermal) Lithium-Schwefel Elektrode Anode Lithium-Metall Oberflächen-funktionalisiert

Forschungsgegenstand

Zelle Elektroden Anode Stromsammler/Kollektor

Forschungsbereiche

Produktion Komponentenfertigung Kollektorfolie

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Entwicklung neuer Prozesse

Anwendungsfelder

noch nicht vorhersehbar

Förderempfänger

Industrie Metallindustrie Bänder und Drähte Nickel

Teilprojekt 3

Energiespeichertyp

Festkörper-Batterien Lithium Anode Lithium-Metall

Metall-Schwefel (nicht thermal) Lithium-Schwefel Elektrode Anode Lithium-Metall

Forschungsgegenstand

Zelle

Zelle Elektroden Anode

Zelle Elektroden Anode Beschichtung

Forschungsbereiche

Sicherheit Methode Sicherheitstests

Sicherheit Methode Sicherheitstests Testentwicklung

Sicherheit Bauteilcharakterisierung Risikoanalyse

Anwendungsfelder

mobil Antriebsart BEV

stationär

Förderempfänger

Dienstleister Prüfen, Testen, Verifizieren und Zertifizieren

Teilprojekt 4

Energiespeichertyp

Festkörper-Batterien Lithium Anode Lithium-Metall

Metall-Schwefel (nicht thermal) Lithium-Schwefel Elektrode Anode Lithium-Metall

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Universität

Verbundprojektleiter

Herr Dr. Benjamin Schumm
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon: +49 351 83391-3714
E-Mail: benjamin.schumm@iws.fraunhofer.de


Pressekontakt

Herr Dr. Benjamin Schumm
Winterbergstr. 28
01277 Dresden
Telefon: +49 351 83391-3714
E-Mail: benjamin.schumm@iws.fraunhofer.de

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