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LiMeS – Leichtes Lithium-Metall-Schwefel Batteriesystem auf Basis strukturierter Hybrid-Elektroden-Konzepte für Anwendungen in der Luftfahrt

Fördergeber: BMBF

Ansprechpartner : Marcella Horst, Nico Grotkopp

Zusammenfassung des Gesamtprojektes:
Im Fokus des Projektvorhabens liegt die Entwicklung eines Hybrid-Elektroden-Konzeptes für ein Lithium-Metall-Schwefel-Batteriesystem, welches in der Luftfahrt Anwendung finden sollen und welches eine hohe spezifische Energie und Leistung mit einer hohen Betriebssicherheit vereinigt. Da hier jedoch deutlich höhere Anforderungen an die Leistungseigenschaften und die Sicherheit der Batterien gestellt werden als im Automobilbereich, müssen neue Konzepte entwickelt, umgesetzt und auch im Gesamtsystem validiert werden. Hierzu werden anodenseitig Abscheidemechanismen von Lithium auf metallischen und Kohlenstoffoberflächen untersucht, welche im späteren Verlauf als kontinuierliche Verfahren auf einer Rolle-zu-Rolle Anlage umgesetzt werden. Eine Festionenleiterschicht wird auf dem Lithium als Separatorersatz und zum Schutz vor Dendritenbildung untersucht. Kathodenseitig werden durch den Einsatz von hochstrukturierten Kohlenstoffen, strukturierten Ableitern sowie dem Verzicht auf Binder hochleistungsfähige Schwefel-Kathodenkonzepte evaluiert und prozesstechnisch validiert. Weiter werden in enger Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern 3D-strukturierte Zellkonzepte entwickelt, um die Leistungsfähigkeit weiter zu steigern. Es werden mathematische Modelle sowohl von Einzelzellen als auch vom Gesamtsystem erarbeitet und parametrisiert. So wird ein Batteriemodul als Demonstrator entwickelt, aufgebaut und entsprechend der Anforderungen der Anwendung getestet.

Ziele und Aufgaben des iPAT (AG Kwade)

  • Etablierung eines Referenzsystems mit Flüssigelektrolyt
  • Prozesstechnische Untersuchungen zur Herstellung von Hochleistungs-Schwefel-Kohlenstoff-Kathoden durch hochstrukturierte Kohlenstoffe mittels angepasster Misch- und Dispergierverfahren
  • Entwicklung eines Trockenbeschichtungsprozesses für binderarme/-freie Schwefel-Kohlenstoff-Kathoden
  • Entwicklung neuartiger Zellkonzepte
  • Sicherheitsuntersuchungen an Pouchzellen
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    Ziele und Aufgaben des iPAT (AG Garnweitner)

  • Herstellung von dünnen, ionenleitenden Schichten zum Schutz der Anode bzw. Zelle vor Dendritenwachstum mittels Tauch- und Sprühbeschichtungsverfahren auf Lithiumfolien und strukturierten Lithium-Anoden
  • Untersuchung des Einflusses von chemischen Elektrolytadditiven sowie Glanzbildnern
  • Charakterisierung und Evaluierung der hergestellten Schichten
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    Projektpartner:
    Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), LU Hannover (IfES),
    Airbus Defence and Space GmbH, GKD-Gebr. Kufferath AG, GS GLOVEBOX Systemtechnik GmbH, Stercom Power Solutions GmbH, Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH, FutureCarbon GmbH


    AG – Mitarbeiter

    Aktuelle Projekte

    BaSS – BatterieSicherheitsStandardisierung mehr

    BenchBatt – Prozesstechnische Energie-Optimierung und Validierung von Lithium-Ionen- und Lithium-Schwefel-Batterieelektroden mehr

    3D-SSB – 3D-Strukturierung von Solid-State Kathoden zur Erhöhung der Leistungs- und Energiedichte mehr

    DaLion – Datamining in der Produktion von Lithium-Ionen Batteriezellen mehr

    EVOLi²S – Evaluierung der technisch wirtschaftlichen Vorteile des Open-Cell-Moduls bei Lithium-Ionen und Lithium-Schwefel Batterien im Hinblick auf stationäre und mobile Anwendungen mehr

    FesKaBat – Feststoff-Kathoden für zukünftige Hochenergie-Batterien mehr

    FestBatt – Kompetenzcluster Festelektrolyte und Feststoffbatterien mehr

    HighEnergy – Fertigung und Simulation hochkapazitiver, strukturierter Elektroden´ mehr

    LoCoTroP – Low-cost Trockenbeschichtung von Batterieelektroden für energieeffiziente und umweltgerechte Produktionsprozesse mehr

    MultiDis – Multiskalenansatz zur Beschreibung des Rußaufschlusses im Dispergierprozess für eine prozess- und leistungsoptimierte Prozessführung mehr

    ProKal – Prozessmodellierung der Kalandrierung energiereicher Elektroden mehr

    Roll-It – Rolle-zu-Rolle-Intensivnachtrocknung mehr

    Silicon Graphite goes Industry mehr

    KonSuhl – Kontinuierliche Suspensionsherstellung mehr

    Hochschuloffensive eMobilität für die Fort- und Weiterbildung – Mobilität elektrisch erleben, erfahren, erlernen! (MOBIL4e) mehr

    Verfahrenstechnische Entwicklung von Elektroden und deren Herstellungsprozess für innovative Hochleistungsbatterien  mehr

    EFRE/BLB  mehr

    GEENI – Graduiertenkolleg Energiespeicher und Elektromobilität Niedersachsen mehr

    LithoRec II
    Leuchtturmprojekt im Forschungsfeld der Elektromobilität

    Akuzil – Entwicklung von Materialien und Komponenten für Zink-Luft Sekundärelemente unter Berücksichtigung von Systemrestriktionen und Systemoptionen mehr

    Insider – Auf Anionen-Interkalation basierende Dual Ionen Energiespeicher mehr

    iFaab – Untersuchung von Fertigungskonzepten zur automatisierten Herstellung von Batteriezellen mehr

    SafeBatt – Aktive und passive Maßnahmen für eigensichere Lithium-Ionen-Batterien mehr

    S-ProTrak – Forschung für effiziente Produktionstechnik mehr

    ZiLsicher – Zink-Luft-Akkumulator als sicherer elektrochemischer Speicher für emissionsarme und explosionsgeschützte Industriebereiche mehr

    Abgeschlossene Projekte

    ProLiEMo – Produktionsforschung für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien für ElektroMobilität  mehr

    LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien mehr

    LiVe – Lithium-Verbundstrukturen mehr