Data were collected between August 2018 and January 2022 as part of the research unit DynaCom (Spatial community ecology in highly dynamic landscapes: From island biogeography to metaecosystems) of the Universities of Oldenburg, Göttingen, and Münster, the iDiv Leipzig and the Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer. Measurements were conducted almost bi-/monthly on experimental islands and salt marsh enclosed plots located in the back barrier tidal flat and salt marsh of the island of Spiekeroog (Germany). Field-based in situ measurements of salinity, temperature, and pH were conducted using portable hand-held instruments in groundwater (filter tubes within experimental plots) and in surface waters from a tidal channel (ITC) adjacent to the experimental islands and a tidal pond (STP) in the pioneer zone of the salt marsh. Measurements were performed and samples were taken during the day between 3 hours before and 3 hours after low tide. From August 2018 to September 2019 a HQ40D digital two-channel multi meter equipped with a pre-calibrated Intellical CDC401 field 4-pole graphite conductivity cell (Hach Lange GmbH, Germany) was used to measure temperature (°C) and salinity (psu). The same device was used for pH measurements with an Intellical PHC101 field low maintenance gel filled pH electrode (Hach Lange GmbH, Germany). The pH electrode was calibrated before each fieldwork using single-use pH buffer solutions (pH 4.01, 7.00, 10.01, Hach Lange GmbH, Germany). Since October 2019, salinity and temperature were measured using a Multi 3510 IDS SET 4 handheld device equipped with a TetraCon® 925/LV 4-Pol-IDS conductivity electrode with graphite cells (WTW, Xylem Analytics Germany GmbH, Germany). Fluorescent dissolved organic matter (FDOM, ppb QSE) was measured using an AquaFluor Modell 80000-010 for UV-420 (Turner Designs Inc., USA), pre-calibrated in the laboratory. For this, water samples were taken from the field to a nearby mobile central field unit and were filtered within 1-2 hours after sampling using 25 mm Nuclepore syringe filters (0.2 µm pore size) directly into sample-pre-rinsed measurement cuvettes. Data quality control (QC) was performed using MATLAB (R2024b). Outlier detection was conducted both visually and statistically using z-score analysis (|z| > 3) per sampling campaign and plot. Each data point was assigned a Quality Control Flag (QC).
Das Ziel des Fraunhofer IISB die Entwicklung neuer Kompositkathodenmaterialien, um den Anteil am kritischen Rohstoff Graphit zu verringern. Das Fraunhofer IAP zielt auf die Entwicklung von optimierten PAN-Separatoren für die Anwendung in AIB im batch-Verfahren (Größe A5-A6) sowie Skalierung der Herstellung der Separatoren auf A4 Format. Für die Durchführung von Material- und Performanceanalysen am IISB, sowie die Validierung der AIB unter Anwendungsbedingungen sollen im Anschluss die notwendigen Separatoren hergestellt werden (IAP) und zusammen mit weiteren Komponenten der Projektpartner in AIB-Pouchzellen eingesetzt werden (IISB).
Data presented here were collected between January 2023 to August 2023 within the research unit DynaCom (Spatial community ecology in highly dynamic landscapes: From island biogeography to metaecosystems) of the Universities of Oldenburg, Göttingen, and Münster, the iDiv Leipzig and the Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer. Experimental islands and saltmarsh enclosed plots were created in the back barrier tidal flat and in the saltmarsh zone of the island of Spiekeroog. Sediment samples for the determination of pore-water salinity were taken bi-/monthly in surface sediments (0-3 cm depth) of the experimental plots. Samples were taken between 3 hours before and 3 hours after low tide. Samples were stored dark and cool (8°C) until measurement. Samples were measured in the laboratory within two months after sampling according to DIN ISO 11265:1997-06. In the laboratory, sediment samples for the determination of pore-water salinity were weighed in pre-weighed Falcon™ 50 mL conical centrifuge tubes (10 g sediment on average, depending on sand content). After one month of air-drying samples were re-weighed to determine dry weight and therefore the loss in weight. Ultrapure water was added to the tubes and were homogenized using a pestle. Salinity was measured directly in the tubes with a HQ40D Digital two channel multi meter and a pre-calibrated Intellical CDC401 field 4-poles graphite conductivity cell (Hach Lange GmbH, Germany). Post-processing of measured values were done using MATLAB (R2024b). Quality control was performed by (a) visually checks, and hence (b) the classification into quality control flags using quality check algorithms.
Zielsetzung:
Batterien spielen eine entscheidende Rolle in der Transformation der (Strom-)Wirtschaft zu einer CO2 neutralen Zukunft. Die Emissionsreduktion hängt primär vom vorliegenden Strom- bzw. Energiemix ab. Einerseits für den Energieaufwand während der Erzeugung, andererseits während ihres Betriebs. Überdies dürfen CO2 Emissionen für die Erzeugung, Raffinierung und den Transport von Grundmaterialien nicht vernachlässigt werden. Hier setzen die in diesem Projekt beschriebenen Innovationen an. Aktuelle State-of-the-Art LIB Batterien verwenden einerseits nicht weltweit geläufige Rohstoffe, wie Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit. Diese Rohstoffe werden primär in China raffiniert. Die so hergestellten Ausgangsmaterialien werden dann ihrerseits erneut über weite Strecken transportiert. Anodenseitig wird aktuell Graphit verwendet. Beispielsweise stammen sowohl natürlicher (74%) als auch synthetischer Graphit (51%) primär aus China, weswegen chinesische Exportrestriktionen auf diesen essentiellen Zellbestandteil ein zusätzliches Hemmnis für die europäische LIB Technologie darstellen. Zusätzlich bedürfen LIB Batterien deutlich mehr CO2 in der Herstellung aufgrund der Anforderung an die Trockenräume, was bei NIB zumindest mit zusätzlicher Forschung deutlich reduzierbar wäre. Im Gegensatz dazu beruhen die Materialien für hier entworfene NIB auf weltweit geläufigen Mengenrohstoffen, was sowohl Kosten, CO2 Emissionen, Umweltbelastungen, und eben auch Abhängigkeiten von außereuropäischen Ländern minimiert.
Für eine Transformation hin zu einer nachhaltigen, erneuerbaren Wirtschaft sind billige Energiespeicher essenziell. Seit langem werden in den Roadmaps NIB als die beste Zukunftstechnologie bezeichnet, um möglichst kostengünstige Energiespeicher zu bauen. Daher wurde ein Konzept der vertikalen Integration entlang der Wertschöpfungskette erarbeitet, dass mit hoher Erfolgswahrscheinlichkeit, binnen von zwei Jahren zu einem NI-Batteriepack Prototyp führen soll. Der große Vorteil darin besteht in der raschen Weitergabe von Innovationssprüngen an den Prototypen und eventuellen Produkten. Die Zielsetzung ist eine Zelle mit einer Energiedichte von 180 Wh/kg zu entwickeln, welche dann in Endanwendungen wie Gabelstapler, Heimspeicher, und stationäre Speicher eingesetzt werden kann. Durch den angestrebten niedrigen Preis pro kWh für NIB’s sind alle Anwendungen mit einer niedrigen bis mittleren Energiedichte denkbar.
Fazit:
In diesem Projekt wurde eine Methode entwickelt, um Mangan-dotiertes preussisch Weiss deutlich langlebiger zu machen - mit Zyklenzahlen, die man auch von Lithium-Eisen-Phosphat Akkus kennt, die schon bisher als sehr langlebig gelten. Durch die Erhöhung Spannung können der wesentliche Nachteil der geringeren Energiekapazität von preussisch Weiss mitigiert werden. Das so entstandene Material kann nicht nur LFP, sondern auch NiCd und Blei-Säure Batterien ersetzen.