Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlagen zur Abscheidung von Festelektrolyten basierend auf organischen Lochleitern bzw. Gelelektrolyten für textile Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. durchgeführt. Entwicklung von Festelektrolyten auf Basis organischer Halbleiterpolymere bzw. organischer Lochleiter sowie Weiterentwicklung von Gelelektrolyten und Erarbeitung technologischer Prinziplösungen zur Abscheidung dieser Materialien auf fadenförmigen Substraten zur Applikation in textilbasierten Hybrid- und Farbstoffsolarzellen. Material-/Schicht-Charakterisierungen zur Auswahl geeigneter organischer Halbleiter/ Lochleiter-Farbstoffkombinationen mit ZnO-Elektroden, Weiterentwicklung und Anpassung des Gelelektrolyten, Erprobung von möglichen Abscheide- und Beschichtungstechnologien auf planaren und fadenförmigen Elektroden, Übertragung auf eine weiterzuentwickelnden Fadenbeschichtungsanlage, Aufbau und Charakterisierung teiltextiler und textiler Hybrid- und Farbstoffsolarzellen, Entwicklung von textilen Zellgeometrien und Kontaktierungen, intensiver Austausch und Weitergabe von Proben bzw. gemeinsame Experimente mit den Partnern, Projekttreffen und Berichterstattung
Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des Projektes ist die Erforschung von neuartigen (lithiumbasierten) Festkörperbatterien (engl. ASSBs) und die Evaluierung, ob sich diese Technologie zukünftig für die Anwendung in der Elektromobilität eignen könnte. Im Fokus stehen dabei spezielle Kathodenaktivmaterialien (CAMs) mit erhöhter Zellspannung bzw. erhöhter Kapazität, sowie verbesserte Festelektrolyt- (SEs) bzw. Polymerelektrolytmaterialien (SPEs). Sowohl für die CAMs als auch für SEs bzw. SPEs sollen hochskalierbare Herstellungsrouten bewertet werden. 2. Arbeitsplan Innerhalb des Projektes werden CAMs speziell für die Anwendung in ASSBs folgendermaßen optimiert: a) mechanische Behandlung um Partikelgröße und -form für den Einsatzzweck maßzuschneidern. b) Oberflächenmodifizierung der Partikel für optimiertes Grenzflächenverhalten in einer ASSB-Elektrode. c) Herstellung von Kompositkathoden für ASSB-Zellen. Des Weiteren werden SE, SPE und Komposite für den Einsatz in der Kathode bzw. als Membran synthetisiert und optimiert. Die Materialien werden in ASSB-Testzellen umfassend elektrochemisch charakterisiert, um Rückschlüsse für die weitere Materialoptimierung ziehen zu können. Begleitend werden makroskopische Simulationen zum elektrochemischen Verhalten von ASSBs durchgeführt.
Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Motorenwerke AG durchgeführt. Für eine erfolgreiche Marktdurchdringung von Elektroantrieben stellt die Verbesserung von Energiedichte bei gleichzeitiger Reduktion der Kosten einen entscheidenden Erfolgsfaktor dar, um international wettbewerbsfähige Angebote für E-Fahrzeuge und Komponenten darzustellen. Im Rahmen von FELIZIA sollen Festelektrolyte als Enabler für zukünftige Technologien untersucht werden, die das Potential beinhalten die Energiedichte signifikant zu steigern. Gleichzeitig wird eine weitere Erhöhung der Sicherheit angestrebt. Da ein einfacher Austausch von flüssigem Elektrolyt durch festen Elektrolyt nicht zielführend ist, wird in FELIZIA ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt um Hochenergie-Zellen zu realisieren. So wird in FELIZIA die Anode, Kathode und der Festelektrolyt aber auch die Interaktion der Materialien untereinander sowohl mit Simulation als auch experimentell untersucht. Des Weiteren werden mögliche Zelldesigns für Festkörperzellen untersucht und hinsichtlich ihrer Industrialisierbarkeit erforscht. BMW ist neben der Aufgabe als Gesamtprojektleitung zusammen mit VW sowohl für die Anforderungsableitung aus Fahrzeugsicht sowie die Bewertung hinsichtlich Kosten und Performance verantwortlich. Zudem übernimmt BMW die Verantwortung für das Arbeitspaket Elektroden- und Zelldesign und Zellbau und -test, hierbei werden zunächst die zu untersuchenden Materialsets definiert und im Projektverlauf verfeinert. Außerdem wird je nach Materialset auch das Elektroden- und Zelldesign in enger Abstimmung mit den anderen Partnern bestimmt. Neben diesen Aufgaben leitet BMW das Arbeitspaket Anodenentwicklung und unterstützt tatkräftig im Simulationsarbeitspaket. Zudem unterstützt BMW in den anderen Arbeitspakten je nach Bedarf, um einen reibungslosen Projektablauf zu gewährleisten.
Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in Automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften durchgeführt. Im Arbeitspaket 'Industrialisierungsstudie' werden sowohl die eingesetzten Materialien als auch die daraus resultierenden Zellen hinsichtlich ihrer Kosten und Industrialisierbarkeit untersucht. Somit können produktionsbedingte Produktanforderungen bereits in der Entwicklung berücksichtigt werden. Außerdem untersucht werden soll am iwb, inwiefern die neuen Zelltechnologien auf Produktionsanlagen für herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen hergestellt werden können. Hierfür besteht die Möglichkeit, für einzelne Prozessschritte Material- und Zellproben auf der Produktionslinie des iwb zu testen. Basierend auf den gewonnen Erkenntnissen soll abschließend ein Industrialisierungskonzept erarbeitet werden. Zunächst soll die Prozesskette zur Herstellung der eingesetzten Materialien und Zellen definiert und beschrieben werden. Dazu sind die verschiedenen Verfahren, Prozesse und Technologien zu recherchieren. Die so identifizierten Prozessschritte sind in einer geeigneten Modellierungssprache zu beschreiben, um sie mit Produktionsverfahren der herkömmlichen Zellherstellung vergleichen zu können. Bei der nachfolgenden Konzeption eines Zell-Designs ist von besonderer Bedeutung, produktionstechnische Aspekte möglichst früh zu berücksichtigen, um spätere, kostenintensive produktionsbedingte Änderungen am Produkt zu vermeiden. Hierfür soll bei der Konzeption des Zelldesign produktionstechnisches Knowhow miteinbezogen werden. Einzelne Prozessschritte zur Herstellung der Materialien, Zwischenprodukten und fertigen Zellen mit Festelektrolyt werden mit den Prozessschritten der herkömmlichen Zellproduktion systematisch verglichen und ggf. neu entwickelt. Diese werden an Versuchsständen des iwb umgesetzt und validiert. Abschließend wird ein Industrialisierungskonzept für die Herstellung von Festelektrolyt-Zellen vorgeschlagen. Hierin soll beschrieben werden, welche Änderungen an herkömmlichen Produktionsprozessen vorzunehmen sind und welche Prozesse von Grund auf neu entwickelt werden müssen.
Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren durchgeführt. Im IEK1-Teilprojekt sollen hochskalierbare, 10-150 Mikrometer dicke Festelektrolyte aus Lithium-ionenleitenden (glas)keramischen Materialien durch den Foliengießprozess hergestellt werden. Der Schwerpunkt des HI MS-Teilprojektes liegt auf der Erforschung verschiedener Herstellungsrouten von Elektroden und Zellen mit unterschiedlicher Geometrie sowie auf deren elektrochemischer Charakterisierung. IEK-1: Folgende Arbeitsschritte sollen durchgeführt werden: 1. Herstellung von einlagiger dichten, mechanisch stabilen und gut leitenden Elektrolytschichten. 2. Herstellung von doppellagigen Schichtsystemen, die aus einer dichten und einer porösen Schicht bestehen. 3. Aufbringung der Kathodenmaterialien auf den Elektrolytschichten durch Siebdruck oder Infiltration. Dabei werden sowohl geeignete Materialkombinationen als auch Sinterbedingungen für Kathodenpasten und Infiltrationslösungen untersucht und optimiert. 4. In Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern werden umfassende Untersuchungen zum elektrochemischen Zyklierverhalten durchgeführt und dementsprechend die Prozesse in oben geschriebenen Arbeitsschritten 1-3 optimiert. HI-MS: Es sollen auch die von den Partnern gelieferten Elektrolyte und Elektroden in Zellen mit unterschiedlichem Zelldesign eingebracht und hinsichtlich ihrer Eigenschaften in der Zelle charakterisiert werden. Standardisierte Testverfahren für die Festkörperzellen sollen in Zusammenarbeit mit den Materialherstellern erstellt werden. Dabei sollen die Testprotokolle auch galvanostatisches Zyklisieren bei verschiedenen Temperaturen zur Bestimmung von Kapazität und Zyklenlebensdauer sowie ggf. Impedanzspektroskopie zur Analyse des Innenwiderstandes umfassen. Die Ergebnisse fließen in Materialentwicklung (AP 2 bis 6) und das Zelldesign (AP 7.1) ein. Ziel ist es am Ende des Projektes eine komplette Batterie mit mindestens drei funktionierenden Wiederholeinheiten zu erstellen mit einer Energiedichte von größer als 800 Wh/L und einer Wunschlebensdauer der Zellen von 100 Zyklen.
Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Helmholtz Institut Ulm (HIU) für Elektrochemische Energiespeicherung (HIU) durchgeführt. 1. Vorhabenziel Es werden neue, auf zukünftige automobile Anwendungen ausgerichtete Lithium-Ionen-Technologien basierend auf Festkörperionenleitern entwickelt und untersucht. Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf der Erforschung von Festelektrolyten und deren Wechselwirkung mit anderen innovativen Komponenten und Materialkompositionen einer elektrochemischen Speicherzelle und damit der Erschließung anderer, zukunftsfähiger Technologien. Es wird eine grundlegende Erforschung und Realisierung von zukünftigen, keramischen Materialien und Materialformulierungen (Kompositen) angestrebt. Sie bieten die Möglichkeit, die Energiedichte im Vergleich zu konventionellen Materialien signifikant zu erhöhen und damit die Reichweite von Automobilen und die Integration von Elektromobilität massiv zu steigern. Ziel: Die Erhöhung der Reichweite elektrisch betriebener Fahrzeuge, die signifikant erhöhte Lebensdauer und ein weiteres Ziel des Projektes ist es Festelektrolyte als Wegbereiter für zukünftige Materialien für Lithiumzellen mit erhöhter Energiedichte zu entwickeln. Festelektrolyte bieten zudem eine erhöhte Sicherheit im Vergleich zu flüssigen Elektrolyten. Im Projekt soll ein neuartiger Ansatz zur Entwicklung von zukünftigen Lithiumzellen verfolgt werden, in dem der Fokus nicht nur auf einer Komponente der Zelle liegt, sondern Anode, Kathode und Festelektrolyt gleichzeitig erforscht werden, um damit eine in sich abgestimmte Zellkonfiguration zu erhalten. 2. Arbeitsplan Die Laufzeit des Projektes ist auf drei Jahre ausgelegt. Es gliedert sich in acht Arbeitspakete mit starken Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Arbeitspaketen. Die Erkenntnisse der einzelnen Arbeitspakete werden jeweils wieder den anderen als Input dienen, um so den größtmöglichen Synergieeffekt und das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.
Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in Automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien durchgeführt. Das beantragte Projekt strebt an, mit der Erforschung zukünftiger Lithium-(Ionen-)Technologien die Technologieführerschaft im Bereich reversibler Energiespeicher und Elektromobilität in Deutschland zu sichern. Der Schwerpunkt liegt auf der Erforschung von keramischen Werkstoffen, um damit zukünftige Batterietechnologien zu erschließen. Durch den komplementären Einsatz von experimentellen Untersuchungen sowie Modellbildung und Simulation soll die zielgerichtete Entwicklung von zukunftsträchtigen Materialien, Elektrodenstrukturen und Zellkonzepten ermöglicht werden. Die Arbeiten am Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Angewandte Materialien sind im Arbeitspaket 7 'Elektroden- und Zelldesign, Zellbau und Zelltest' angesiedelt. Sie werden an den Teilinstituten Werkstoffe der Elektrotechnik (IAM-WET) und Energiespeichersysteme (IAM-ESS) durchgeführt. Dies umfasst am IAM-WET die 3D-Rekonstruktion (AP7.3) und die detaillierte elektrochemische Charakterisierung von Elektroden und Zellen über Impedanzspektroskopie und hochauflösende Auswerteverfahren (AP7.2) sowie die Entwicklung homogenisierter (Ersatzschaltbild-) und räumlich aufgelöster Modelle (AP7.1). Aus Simulationsrechnungen werden die Potentiale verschiedener Materialsysteme und Elektrodenkonfigurationen abgeleitet, die optimalen Mikrostrukturparameter für ausgewählte Materialsysteme unter Berücksichtigung experimentell bestimmter Material- und Grenzflächeneigenschaften bestimmt und die Übertragbarkeit vom Modellsystem in die Vollzelle analysiert. Das IAM-ESS trägt primär zum AP7.4 bei. Durch umfassende chemisch-strukturelle Analysen werden die wichtigsten Funktions- und Ermüdungsmechanismen identifiziert und möglichst weitgehend auch quantifiziert.
Das Projekt "ARTEMYS - Skalierbare, kostengünstige Fertigungstechnologien für Kompositkathoden und Elektrolytseparatoren in Festkörperbatterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Das Kernziel des Teilprojektes ist die Entwicklung von Herstellprozessen für die Komponenten Komposit-Kathode und Festelektrolytseparator einer Festkörperbatterie auf Basis oxidischer Materialien. Die hierfür erforderlichen Arbeiten in AP2 umfassen die Qualifizierung und Optimierung von Aufbereitungsprozesse und Sinterstrategien für Festelektrolytmaterialien. Weiterführend sind in AP4 das Foliengießen und der Siebdruck als Formgebungsverfahren für die Kompositkathode hinsichtlich geeigneter Schlicker- und Pastenrezepturen zu entwickeln. Einen weiteren Arbeitsschwerpunkt von AP4 stellt in enger Kooperation mit den Industriepartner Rehm die Entwicklung einer angepassten Sinterstrategie und entsprechender Ofentechnologien für die Kompositkathode, mit denen sich eine kombinierte Wärmebehandlung bestehend aus Entbinderung der organischen Folien- bzw. Pastenbestandteile und Sinterung durchführen lässt. Für den Festelektrolytseparator sind in AP6 ebenfalls das Foliengießen und der Siebdruck als Formgebungsverfahren zu entwickeln. Die Entwicklung der zu dieser Komponente gehörigen Sinterstrategie und Ofentechnik zur Realisierung hoch dichter und defektarmer Gefüge der Festelektrolytseparatorgefüge erfolgt gemeinsam mit dem Partner TriDelta. In enger Interaktion mit AP4 und AP6 befasst sich AP7 mit der Entwicklung von Festkörperbatteriezellen und multiplen Stapeln auf Basis der jeweiligen Komponenten. Die konzeptionellen Vorarbeiten (Auslegung und Dimensionierung Festkörperbatterie) werden dafür in AP1 mit den Partnern erarbeitet. Wesentliche Ziele in AP7 sind die Realisierung von Zellaufbauten als Verbund von Kompositkathode und Festelektrolytseparator sowie eine zuverlässige Anbindung von Lithiumfolie. Im Rahmen dieses APs erfolgt auch der Test der Zellen. Die Ergebnisse der Arbeiten werden in AP8 als Beitrag zum Fertigungskonzept eingebracht.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung von Prototypen industrieller Messgeräte für einen hochsensitiven Festelektrolyt-Wasserstoffsensor (FES) und einen Palladium-basierten optisch schaltenden Wasserstoffsensor (POS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ACI Analytical Control Instruments GmbH durchgeführt. Siehe hierzu auch Teilvorhabensbeschreibung TP3 ACI Der Antragssteller ist im Rahmen des Verbundvorhabens HyProS ( Untergruppe 3 ) mit seinen Arbeiten den Teilvorhaben - Festelektrolyt-Wasserstoffsensor ( FES ) und - Palladium-Optischer Wasserstoffsensor in Wismar zugeordnet. Für die von den Projektpartnern bereitgestellten Sensoren ist jeweils der Prototyp eines Messgerätes zu entwickeln und im Feldtest bei Referenzanwendern zu erproben. Diese Prototypen sind für Einsatz in der für die Anwendung typischen industriellen Umgebungen konzipiert und in der Prozessüberwachung und -steuerung einzusetzen. Neben der Ansteuerung und Datenerfassung für die Sensoren werden die Prototypen geeignete Schnittstellen für die Einbindung in die Prozessleitsysteme besitzen. Besonderes Augenmerk wird der Antragsteller auf die Aspekte der Zuverlässigkeit und 'Funktionalen Sicherheit' legen wie sie in den jeweiligen Normen ( EN 61508, EN 50271 ) gefordert werden. Siehe hierzu auch Teilvorhabensbeschreibung TP3 ACI Der Antragsteller wird sich mit nachstehendem Ablauf in die Arbeitspakete des Verbundprojektes einordnen: A Vorphase Definition der messtechnischen und funktionellen Anforderungen, Festlegung der Arbeitsabläufe und Schnittstellen B Labormuster POS und FES Sensor Entwicklung und Herstellung von Labormustern ( Versuchsaufbauten ) zur Unterstützung der Sensorentwicklung bei den Projektpartnern und zur Findung und Erprobung von Ansteuerprinzipien und Betriebsabläufen der Sensoren C Funktionsmuster POS und FES Sensor Entwicklung und Herstellung von Funktionsmuster, Erprobung gemeinsam mit den Projektpartnern D Feldtestmuster POS und FES Sensor Entwicklung und Herstellung von Feldtestmustern, gemeinsame Erprobung mit den Projektpartnern E Feldtest- und Applikation POS und FES Sensor Durchführung der Feldtest bei Referenzanwendern und Modifikation der Feldtestmuster nach Ergebnissen der Feldtests.
Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schott AG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, bedarfsgerechte anorganische Festkörperelektrolyte für die Verwendung in einer Feststoffbatterie zu entwickeln und deren Applikationsformen insbesondere in der Wechselwirkung mit den beteiligten Materialien und Prozessierungen erforscht werden. Dazu sollen vorentwickelte anorganische Feststoffelektrolyte aus dem System LLZO und LiSiCon für eine Eignung in einer Feststoffbatterie weiterentwickelt werden. Hierbei soll insbesondere die Wechselwirkung (z.B. Interfacewiderstand) mit den angrenzenden Materialien wie Kathoden- und Anodenmaterialien und die Separation der Elektroden zusammen mit den Verbundpartnern untersucht und optimiert werden.
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