Batterien
Nanostrukturierte Elektrodenmaterialien für leistungsfähige, langlebige Batteriesysteme
Nanostrukturierte Elektrodenmaterialien für leistungsfähige, langlebige Batteriesysteme
Nanostrukturierte Elektrodenmaterialien für leistungsfähige, langlebige Batteriesysteme
Nanostrukturierte Elektrodenmaterialien für leistungsfähige, langlebige Batteriesysteme
GEGENSTAND UNSERER FORSCHUNG
Materialien und Elektrodenstrukturen für leistungsfähige, langlebige und nachhaltige Batteriesysteme
ZIEL
Wir entwickeln Elektroden- und Funktionsmaterialien, die Energiedichte, Ladegeschwindigkeit und Lebensdauer von Batterien erhöhen, den Bedarf an kritischen Rohstoffen senken und eine effiziente, nachhaltige Energiespeicherung unterstützen.
HIGHLIGHTS
- Entwicklung von Anodenmaterialien mit deutlich erhöhter Speicherkapazität gegenüber klassischen Grafitanoden.
- Kathodenmaterialien auf Basis anorganischer Polyanionen mit sehr hohen Entladeströmen und Kurzladefähigkeit.
- Projekte mit Industriepartnern (z. B. „HOSALIB“) zur Überführung neuer Anodenmaterialien in die Anwendung.
- Testmöglichkeiten vom Einzelelektroden-Setup bis zu Batteriepaketen unter realitätsnahen Bedingungen.
ANODENMATERIALIEN
Ein Schwerpunkt sind Silizium- und Silizium-Kohlenstoff-Komposite als Anoden. Nanostrukturiertes Silizium bietet hohe theoretische Speicherkapazität und ist gut verfügbar. Im NETZ werden Siliziumpartikel in eigens entwickelten Anlagen maßgeschneidert hergestellt und in Elektrodenstrukturen integriert, die Volumenänderungen puffern und dennoch gute Leitfähigkeit sicherstellen.
KATHODENMATERIALIEN
Für Kathoden werden polyanionische Verbindungen mit mehrwertigen Metallionen entwickelt, die pro Formeleinheit mehr Lithium-Ionen aufnehmen können als klassische Materialien. Durch Nanostrukturierung und Einbettung in leitfähige Kohlenstoffnetzwerke werden isolierende Verbindungen in leistungsfähige Kathodenkomposite überführt.
CHARAKTERISIERUNG UND TEST
Leistungsfähigkeit und Alterung werden in Zellen und Modulen untersucht – von elektrochemischen Basisdaten über Zyklenstabilität bis zur Prüfung kompletter Batteriepacks. So lassen sich Struktur- und Materialentwicklungen direkt mit Kenngrößen wie Energiedichte, Leistungsdichte und Umwelteinflüssen verknüpfen.
Beteiligte Arbeitsgruppen
Prof. Doris Segets
Formulierung funktionaler Nanomaterialien, Rolle-zu-Rolle-Prozessierung
