1. Vorhabenziel Das Teilvorhaben der AG Adelhelm (FSU Jena) beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von Kathodenmaterialien für Festkörperbatterien basierend auf Kupfersulfiden als Aktivmaterial. Kombiniert mit einer Lithiumanode weisen Vollzellen mit 552 Wh/kg (Cu2S) bzw. 960 Wh/kg (CuS) sehr hohe theoretische Energiedichten auf. Kupfersulfide weisen sehr hohe intrinsische Leitfähigkeiten auf, was sie besonders hinsichtlich ihres Einsatzes in Feststoffbatterien als Forschungsobjekt interessant macht. 2. Arbeitsplan Kernpunkte des Arbeitsplans sind (1) die Herstellung von kupfersulfidbasierten Kathoden mit optimierter elektrochemischer Aktivität, (2) die strukturelle und elektrochemische Untersuchungen der Kathodenreaktion zur Aufklärung des Speichermechanismus und zur Identifizierung von Alterungseffekten, (3) die Präparation von Festkörperbatterien mit geeignetem Festelektrolyt und Lithium oder Lithiumlegierung als Anode und deren elektrochemische Charakterisierung.
Ziel des Verbundprojekts 'ARTEMYS' ist es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien zu erarbeiten, diese bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Somit wird sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potentiell nachfolgende Industrialisierung am Standort Deutschland gelegt. Durch den Zusammenschluss von drei Forschungsinstituten / Universtitäten sowie acht Firmen zu einem Kompetenznetzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriefertigung, wird notwendiges Know-how von der Materialherstellung und -aufarbeitung über die Elektroden-prozessierung und Zellherstellung inklusive Fertigungsplanung bis hin zur Bewertung der Anwendung im Automobil gebündelt. Der Lehrstuhl für Funktionsmaterialien der Universität Bayreuth ist innerhalb des Gesamtprojekts im Arbeitspaket AP 5.2 vertreten. Hier soll die Möglichkeit der Darstellung von Festelektrolytschichten mittels aerosolbasierter Kaltabscheidung untersucht werden. Die ausführliche Beschreibung der einzelnen Unterarbeitspakete wird als Anlage hinzugefügt. Der Übersichtlichkeit halber bleiben die Bezeichnungen und Nummerierungen des Gesamtprojektes erhalten.
Ziel des Verbundprojekts 'ARTEMYS' ist es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien zu erarbeiten, diese bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Somit wird sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potentiell nachfolgende Industrialisierung am Standort Deutschland gelegt. Durch den Zusammenschluss von drei Forschungsinstituten/Universtitäten sowie acht Firmen zu einem Kompetenznetzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriefertigung, wird notwendiges Know-how von der Materialherstellung und -aufarbeitung über die Elektrodenprozessierung und Zellherstellung inklusive Fertigungsplanung bis hin zur Bewertung der Anwendung im Automobil gebündelt. Es wird ein Demonstrator für den Batchbetrieb für die thermische Behandlung von Kompositkathoden-Folien entwickelt, der an die zuvor evaluierten Randbedingungen anpasst ist. Besondere Aufmerksamkeit verdient hier der Ausbrand der organischen Bestandteile, bei dem zwangsläufig mit der Entstehung von CO2 gerechnet werden muss, das mit dem stark alkalischen Hilfselektrolyten zu Li2CO3 reagieren kann und folglich diesen degradiert. In den Prozess der thermischen Behandlung sind deshalb geeignete Maßnahmen zur Abführung von CO2 aus der Ofenatmosphäre einzubeziehen. Anhand der mit diesem Ofen darstellbaren Sinterprofile und Atmosphären können Randbedingungen für die Auslegung kontinuierlicher Ofenanlagen im industriellen Maßstab abgeleitet werden.
Ziel des Verbundprojekts 'ARTEMYS' ist es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien zu erarbeiten, diese bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Somit wird sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potentiell nachfolgende Industrialisierung am Standort Deutschland gelegt. Durch den Zusammenschluss von drei Forschungsinstituten / Universitäten sowie acht Firmen zu einem Kompetenznetzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriefertigung, wird notwendiges KnowHow von der Materialherstellung und -aufarbeitung über die Elektrodenprozessierung und Zellherstellung inklusive Fertigungsplanung bis hin zur Bewertung der Anwendung im Automobil gebündelt
Ziel des Verbundprojekts 'ARTEMYS' ist es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien zu erarbeiten, diese bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Somit wird sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potentiell nachfolgende Industrialisierung am Standort Deutschland gelegt. Durch den Zusammenschluss von drei Forschungsinstituten / Universtitäten sowie acht Firmen zu einem Kompetenznetzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriefertigung wird notwendiges Know-how von der Materialherstellung und -aufarbeitung über die Elektrodenprozessierung und Zellherstellung inklusive Fertigungsplanung bis hin zur Bewertung der Anwendung im Automobil gebündelt. Im Fokus steht die Untersuchung möglicher Degradationsprozesse in Festkörperbatterien mittels Röntgendiffraktometrie und differentieller elektrochemischer Massenspektrometrie. Für diese in situ-Techniken sollen experimentelle Aufbauten entwickelt werden, um sowohl den Einfluss des Festelektrolyten auf die volumetrische Expansion des Aktivmaterials (und umgekehrt) als auch die Hydrolyseempfindlichkeit sulfidischer Festelektrolyte und deren Kompositkathoden aufzuklären. Basierend auf den gewonnen Erkenntnissen soll eine Beurteilung der chemischen und mechanischen Stabilitätsgrenzen der Materialien während der Zellherstellung und im Betrieb erfolgen.
Ziel des Verbundprojekts 'ARTEMYS' ist es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien zu erarbeiten, diese bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Somit wird sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potentiell nachfolgende Industrialisierung gelegt. Durch den Zusammenschluss von drei Forschungsinstituten / Universitäten sowie acht Firmen zu einem Kompetenznetzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriefertigung, wird notwendiges Know-how von der Materialherstellung und -aufarbeitung über die Elektrodenprozessierung und Zellherstellung inklusive Fertigungsplanung bis hin zur Bewertung der Anwendung im Automobil gebündelt
Ziel des Verbundprojekts 'ARTEMYS' ist es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien zu erarbeiten, diese bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Somit wird sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potentiell nachfolgende Industrialisierung am Standort Deutschland gelegt. Durch den Zusammenschluss von drei Forschungsinstituten / Universtitäten sowie acht Firmen zu einem Kompetenznetzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriefertigung, wird notwendiges Know-how von der Materialherstellung und -aufarbeitung über die Elektroden-prozessierung und Zellherstellung inklusive Fertigungsplanung bis hin zur Bewertung der Anwendung im Automobil gebündelt
Ziel ist es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien zu erarbeiten, diese bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Somit wird sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potentiell nachfolgende Industrialisierung am Standort Deutschland gelegt. Durch den Zusammenschluss von drei Forschungsinstituten / Universtitäten sowie acht Firmen zu einem Kompetenznetzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriefertigung, wird notwendiges Know-how von der Materialherstellung und -aufarbeitung über die Elektroden-prozessierung und Zellherstellung inklusive Fertigungsplanung bis hin zur Bewertung der Anwendung im Automobil gebündelt. Die wissenschaftlichen Herausforderungen der Darstellung einer Festkörperbatterietechnologie werden im Projekt auf Basis einer detaillierten Elektroden- und Stackauslegung für Komposit-kathoden und Separatoren mit Festkörperionenleitern sowohl durch die Entwicklung geeigneter Fertigungstechnologien (bspw. neue skalierfähige Sintertechnologien oder Kaltabscheideverfahren) als auch durch eine geeignete Wahl der Kombination von Aktivmaterial und Ionenleiter, inklusive der Optimierung von Korn-, Oberflächen und Mikrostruktur für den Aufbau der Elektroden, adressiert
Das Projekt ordnet sich ein in ein Verbundprojekt zur Entwicklung von Post-Lithium-Energiespeichersystemen auf Basis multivalenter Ionen und maßgeschneiderter Lösungen für deren potentielle großtechnische Produktion. Ein Teilziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung von Feststoffelektrolyten für Festkörperbatterien auf Aluminium-Basis. Diesem Ziel des Verbundprojektes folgend, ist das Ziel des Teilprojektes die Entwicklung einer Vakuum-Dünnschichttechnologie zur Abscheidung des Feststoffelektrolyten auf einem flexiblen Träger. Als Träger für den Feststoffelektrolyten dienen entweder eine Aluminiumfolie (die Anode der Batterie) oder mit dem Kathodenmaterial beschichtete Metallfolien, Kunststofffolien oder auch Vliese. Die Verwendung eines Festkörperelektrolyten in einem entsprechenden Akkumulator soll die Lebensdauer der Batterie auf mehrere Tausend Lade- und Entladezyklen steigern und vor allem deren sicheren und nachhaltigen Betrieb gewährleisten. Die Entwicklung der Technologie zur Abscheidung des Feststoffelektrolyten ist eng mit der materialwissenschaftlichen Entwicklung des Feststoffelektrolyten verknüpft. Die entwickelten Beschichtungsverfahren sollen eine kostengünstige Abscheidung des Feststoffelektrolyten auf flexible Träger in Rolle-zu-Rolle-Verfahren ermöglichen. Im ersten Schritt wird ein Verfahren zur Abscheidung von aluminiumbasierten Feststoffelektrolyten entwickelt. Es werden die Beschichtungsverfahren Magnetron-Sputtern, Elektronenstrahlverdampfung und thermische Verdampfung untersucht. Hinzu kommen Verfahren zur in-line-fähigen Nachbehandlung. Die Abscheideverfahren werden mit Blick auf Schichtreinheit, Haftung auf den flexiblen Trägern, Ionenleitfähigkeit der Schicht, Defektarmut und Produktivität untersucht. Im nächsten Schritt werden die Beschichtungsverfahren auf den Rolle-zu-Rolle-Modus übertragen. Für die Projektpartner werden Labormuster mit gezielt variierten Eigenschaften für die Entwicklungsarbeit bereitgestellt.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 17 |
| Wissenschaft | 13 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 17 |
| License | Count |
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| Offen | 17 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 17 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 6 |
| Webseite | 11 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 3 |
| Lebewesen und Lebensräume | 9 |
| Luft | 13 |
| Mensch und Umwelt | 17 |
| Wasser | 2 |
| Weitere | 17 |