Das Projekt "Umweltschonende Herstellung von wiederaufladbaren langlebigen Lithium-Polymer-Batterien mit Festkörper-Elektrolyten und extrudierten Elektroden" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: VARTA Microbattery GmbH.Die Microbatterie GmbH, Ellwangen, eine 100 Prozentige Tochter der VARTA AG, errichtet eine Anlage zur großtechnischen Produktion von Lithium-Polymer-Batterien, die insbesondere bei miniaturisierten, transportablen Anwendungen wie z.B. Handies und Notebooks eingesetzt werden sollen. Das Produkt und die Fertigungstechnik sind vollständige Neuentwicklungen. Die Microbatterie GmbH will gesundheitsschädliches Kobalt in der Produktion und im Produkt durch umweltverträgliche Lithium-Mangan-Oxide substituieren. Ferner soll der bisher verwendete Flüssigelektrolyt in einem ersten Schritt zum Teil durch einen umweltverträglicheren ionenleitenden Festkörperelektrolyten und in einem zweiten Schritt durch eine Kombination zweier Festelektrolyte ersetzt werden. Die Polymertechnologie mit der aluminisierten Tütenverpackung macht das Produkt recyclingfreundlich und sicher (keine Auslaufgefahr). Daneben zeichnen sich Lithium-Polymer-Batterien aufgrund ihrer Wiederaufladbarkeit (bis zu 1.000 mal bei den Hauptanwendungsgebieten) durch eine hohe Lebensdauer aus. Aus umweltpolitischer Sicht ist auch die umweltfreundliche Produktionstechnik hervorzuheben. Durch die Einführung eines innovativen Extrusionsverfahrens kann auf die bisher bei der Elektrodenherstellung und der Extraktion eingesetzten Lösemittel, Weichmacher und PTFE-Folien vollständig verzichtet werden. Bei der Extrusion werden die reinen Rezepturen vermischt und direkt als Folie mit einem Extruder hergestellt. Dieses Verfahren arbeitet abluft- und abwasserfrei. Die bei herkömmlichen Verfahren entstehenden Abfälle (Lösemittel, Weichmacher und Folie) können vollständig vermieden werden. Es fallen lediglich Elektrodenstanzabfälle aus Kupfer und Aluminium (5 Prozent der Einsatzmenge) und Gehäuseabfälle aus Aluminium (25 Prozent der Einsatzmenge) an, die stofflich verwertet werden können.
Das Projekt "PolyBatt - Intelligente Polymerfolien mit integrierten Lichtwellenleitern zur verbesserten Zustandsüberwachung von prismatischen Lithiumionenbatteriezellen, Teilvorhaben: Passive Sicherheitseinrichtungen für prismatische Lithium-Ionen-Batterien" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Stöbich technology GmbH.Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen und kostengünstigen Fertigungsverfahrens für die Herstellung intelligenter Polymerfolien für prismatische Lithiumionenpolymerbatteriezellen mit denen der Lade- und Gesundheitszustand kontinuierlich als Ergänzung zu einem konventionellen Batteriemanagementsystem erfasst und überwacht werden kann. Damit lassen sich zukünftig die erhöhten Sicherheits- und Qualitätsanforderungen von Batteriespeichersystemen bei Verwendung von billigproduzierten Batteriezellen aus asiatischer Herstellung in einem nachträglichen Arbeitsprozess signifikant verbessern. Die Weiterentwicklung des Batteriemanagementsystems und die Entwicklung einer geeigneten Datenschnittstelle, werden von der Firma Power Innovation Stromversorgungstechnik ausgeführt. Das Fraunhofer HHI liefert die hierfür nötigen mathematischen Zusammenhänge der Sensorinformationen. Die Stöbich technology ist für die Realisierung des Sicherheitskonzeptes verantwortlich. Eine der Hauptaufgaben von Stöbich technology liegt darin, bereits auf Zellebene Schutzlösungen wie Flammschutzlagen oder Zellschutzlagen zu entwickeln und integrieren. Der Arbeitsplan der Stöbich technology GmbH enthält die Zielsetzung, ein Ausbreiten eines thermischen Durchgehens (=Propagation) durch den Einsatz von geeigneten Zwischenlagen zu unterbinden und fernerhin für ein geeignetes Gesamtkonzept im Falle eines Batteriebrandes zu erarbeiten und zu testen.
Das Projekt "Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte^ExcellentBattery - MEET Hi-END^Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte^Weiterentwicklung einschließlich des Transfers in der Zellfertigung von aussichtsreichen Hochkapazitäts-Batteriematerialien, Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren.Am Forschungszentrum Jülich sollen vier Themenschwerpunkte bearbeitet werden, welche in den Wingzentren 1, 2 und 4 eingegliedert sind. Im Wingzentrum I sind die Gruppen 'Van Gestel' (IEK-1), 'Uhlenbruck' (IEK-1) und 'deHaart' (IEK-9) eingegliedert. Dünnschicht-Festkörperelektrolyte (Glas oder Keramik) und Schutzschichten für Li-Luft Batterien mittels nasschemischer Verfahren (Sol-Gel) bzw. Gasphasenabscheidung (PVD) sind der Forschungsschwerpunkt der ersten beiden Gruppen. Die Gruppe 'deHaart' entwickelt schwerpunktmäßig 3D-Strukturierte Kathoden aus Oxidkeramischen Werkstoffen. Im Wingzentrum II werden Mikrostrukturveränderungen von der Gruppe 'Markus' (IEK-2) charakterisiert und modelliert um die grundlegenden Prozesse identifizieren und besser verstehen zu können. Im Wingzentrum IV wird die Gruppe 'Buchkremer' (IEK-1) intensiv mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Mie Universität Japan an der dort entwickelten Li-Luft Zelle auf Wasserbasis arbeiten. Die dort als Prototyp vorhandene Zelle soll dabei am IEK-1 mit Hinsicht auf den Fest-/ Polymer-schichtelektrolyt optimiert werden. In Kooperation mit den beteiligten Partnern werden Materialien entwickelt bzw. verwendet um Halb- bzw. Vollzellen herzustellen. Diese werden elektrochemisch Charakterisiert und hinsichtlich ihrer Zellperformanz und strukturellen Stabilität bewertet. Diese Erkenntnisse fließen dann wieder in die Material- bzw. Zellherstellung (z.B. Dünnschichtelektrolyt, 3D-Kathode, etc.).
Das Projekt "Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte^ExcellentBattery - MEET Hi-END^Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte^Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte^Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte^Weiterentwicklung einschließlich des Transfers in der Zellfertigung von aussichtsreichen Hochkapazitäts-Batteriematerialien, Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Münster, Institut für Anorganische und analytische Chemie, Lehrstuhl Festkörperchemie , Materialwissenschaften, Arbeitsgruppe Wiemhöfer.Die Aktivitäten der Gruppen WWU/MEET sind in standortübergreifenden WING-Zentren konzentriert. Die Ziele betreffen zum einen die gezielte Entwicklung neuer und verbesserter Batteriekomponenten für Zellen mit hoher Energiedichte und zum anderen die Übertragung solcher Materialien in die Zellfertigung. Bei den Elektroden sind als Schwerpunkte Lithiummetall-Anoden, Kathodenmaterialien mit der Möglichkeit zu überstöchiometrischer Einlagerung von Lithium und 3D-strukturierte Kathoden für Lithium-Luft-Zellen zu nennen. Im Elektrolytbereich geht es um die Entwicklung daran angepasster, neuer Elektrolyte auf Basis von ionenleitenden Polymer-, Glas- und Keramikschichten sowie integrierte Schutzschichten. Die Arbeitsplanung der Gruppen der WWU und des MEET umfasst präparative Arbeiten zur Synthese von polymeren Elektrolytmaterialien, niedermolekularen Elektrolytzusätzen zu verschiedenen Kathodenstrukturen auf Oxid- und Kohlenstoffbasis sowie deren Kombination. Eng verzahnt damit ist die Zellfertigung am Standort Münster. Die bereitgestellten Materialien werden hier in reale Zellen verbaut, vermessen und schließlich auf Anwendbarkeit überprüft. Neben elektrochemischer Analytik werden die Gruppen aus Münster zur direkten Sicherstellung der Materialeigenschaften spektroskopische und bildgebende nanoanalytische Verfahren wie REM und AFM zur Untersuchung der Materialbeschaffenheit einsetzen.
Das Projekt "Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte^ExcellentBattery - MEET Hi-END^Weiterentwicklung einschließlich des Transfers in der Zellfertigung von aussichtsreichen Hochkapazitäts-Batteriematerialien, Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien.Am Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik (IWE) des Karlsruher Instituts für Technologie sollen Lithium/Luft-Zellen und deren Komponenten, im Besonderen die beim Partner FZJ entwickelten Dünnschicht-Festelektrolytsysteme und Polymer/Festelektrolyt-Hybride, elektrochemisch charakterisiert und modelliert werden. Ziel ist das Verständnis der in der Zelle ablaufenden Prozesse und die darauf aufbauende Entwicklung von Modellen, die eine auf Simulationsrechnungen basierende Optimierung festelektrolytbasierter Lithium/Luft-Zellen ermöglichen. Dazu werden die bei den Partnern FZJ, WWU und Mie University entwickelten Dünnschicht-Festelektrolytsysteme, Polymer/Festelektrolyt-Hybride und Lithium/Luft-Zellen elektrochemisch charakterisiert. Neben OCV- und Lade/Entlade-Kennlinien werden die einzelnen, in der Zelle auftretenden Verluste über elektrochemische Impedanzspektroskopie und die Auswertung der Impedanzspektren über die Verteilungsfunktion der Relaxationszeiten erfasst. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse werden Modelle für den ionischen Transport im Festelektrolyten und die elektrochemischen Prozesse in der Zelle entwickelt. Diese fließen in ein FEM-Zellmodell ein, welches zur modellgestützten Optimierung der Lithium/Luft-Zelle genutzt wird. Aus Simulationsrechnungen mit entsprechend variierten Zellparametern werden Designrichtlinien abgeleitet und entsprechend optimierte Elektrolyte, Elektrodenstrukturen und Zellen in Kooperation mit den Partnern entwickelt.
Das Projekt "Siebgedruckte Komponenten für elektrische Antriebe (PriMa3D), Teilprojekt: Siebentwicklung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: MP & L Produktions GmbH.Entwicklung neuer Siebe die den Ansprüchen der Suspension gerecht werden welche bei der Herstellung elektrischer Motoren, durch das 3D-Siebdruckverfahren, zur Anwendung kommen. Es sollen die ersten Versuche zum Siebdruck mit den noch auszuwählenden Materialien, bzw. Materialkombinationen abgeschlossen sein, sodass die notwendeigen Konstruktionsunterlagen für die Siebfertigung erstellt werden können. Es soll nachgewiesen werden, dass die Hauptkomponenten des Antriebmotors mittels 3D Siebdruck hergestellt werden können. Weiterhin sollen die Arbeiten zum Konzept des Demonstrators einer Seriensiebdruckanlage abgeschlossen sein.
Das Projekt "Teilprojekt: Definition Randbedingungen Lastenheft sowie Test und Validierung der Antriebskomponenten^Siebgedruckte Komponenten für elektrische Antriebe (PriMa3D)^Teilprojekt: Berechnung, Auslegung und Verifikation^Teilprojekt: Siebentwicklung^Teilprojekt: Siebdruckentwicklung, Teilprojekt: Berechnung, Entwicklung und Produktion eines Siebdrucksystems für 3D Druckapplikationen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: EKRA Automatisierungssysteme GmbH.Im Teilvorhaben soll ein hochpräzises, neuartiges Drucksystem für den 3D Siebdruck entwickelt und gebaut werden. Aufgrund der Abweichungen der Sollvorgaben im Hinblick auf Positionierpräzission und der Schichtdickenstabilität des Druckbildes, werden alle Teile des Drucksystems neu konstruiert, bzw. bestehende Teile stark modifiziert. Im einzelnen sind das: Maschinengestell, Oberteil, Rakelwerk, Hubstation, Drucktisch und das 3D-Messsystem.
Das Projekt "Flywheel als Energiespeicher in Hybrid- und Elektrofahrzeugen für den Individualverkehr" wird/wurde gefördert durch: Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG). Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Graz, Institut für Elektrische Messtechnik und Messsignalverarbeitung.Aktuell verursacht der Straßenverkehr etwa 20Prozent der gesamten CO2 Emissionen der Europäischen Union, rund zwei Drittel stammen dabei von PKWs. Gerade in diesem Bereich ist aufgrund des geringen Gesamtwirkungsgrades konventioneller PKWs (etwa 18Prozent für den Neuen Europäischen Fahrzyklus) eine deutliche Reduktion der Emissionen möglich. Ansätze dafür sind eine Hybridisierung von Fahrzeugen, womit theoretisch der optimale Wirkungsgrad aktueller Verbrennungskraftmaschinen erreicht werden kann (etwa 55Prozent Emissionsreduktion), und der Einsatz von Elektrofahrzeugen, die im Betrieb vollkommen emissionsfrei sind. Verglichen mit konventionellen Fahrzeugen sind aktuell verfügbare Hybrid- und Elektroautos jedoch nicht konkurrenzfähig, primär da die verwendeten elektrochemischen Energiespeicher (Batterie, Supercap) die Anforderungen in Bezug auf Leistungs- und Energiedichte, Wirkungsgrad, Lebensdauer und Preis nicht erfüllen. Beispielsweise sind ca. 75 kg an Lithium-Ionen Zellen notwendig, um dieselbe Energie zur Verfügung zu stellen, die in einem Liter Dieselkraftstoff enthalten ist. Trotz intensiver Forschungsaktivitäten ist es nach aktuellem Wissensstand nicht möglich, eine Batterie zu entwickeln, die alle gestellten Aufgaben erfüllen kann. Erst durch die Aufteilung in einen Energie- und einen Leistungsspeicher ist es möglich, ein konkurrenzfähiges Elektrofahrzeug zu entwickeln. Der Energiespeicher ist hierbei eine auf möglichst hohe Energiedichte optimierte Batterie, für den Leistungsspeicher bietet ein mechanisches Schwungrad die besten Eigenschaften. Bei einem Hybridfahrzeug wird nur dieser Leistungsspeicher benötigt, da der Großteil der Antriebsenergie entweder durch eine Verbrennungskraftmaschine oder einer Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt wird. Auch aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht sind Schwungradspeicher zielführend, da sie ohne hohen Aufwand recyclebar sind. Zusätzlich enthalten sie lediglich Werkstoffe, die auch für eine Massenfertigung ausreichend verfügbar sind. Im Rahmen des Projekts werden Realisierungskonzepte von Schlüsselkomponenten von Schwungradspeichern für den Einsatz im Individualverkehr erstellt. Geprüft werden speziell die Möglichkeiten der Lagerung zur Erfüllung der Lebensdauer unter den geforderten Randbedingungen, sowie die technischen Rahmenbedingungen (Wirkungsgrad, Leistung, Energieinhalt). Das Projekt umfasst demnach folgende Forschungsschwerpunkte: - Erfassung (Simulation, Messung) der elektrischen und mechanischen Belastungsprofile für Schwungradspeicher als hochdynamischer Energiespeicher im praktischen Einsatz eines Individualfahrzeugs. - Design und Optimierung des Lagers und der elektrischen Maschine des Flywheel-Systems unter Berücksichtigung der ermittelten Belastungsprofile. Verhalten im Falle eines technischen Defekts bzw. Unfalls.
Das Projekt "LiB2015: Li-Redox, Entwicklung sicherer Elektrolytkomposite für Lithium-Polymer-Batterien" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg.1. Vorhabenziel Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuer Elektrolytkomposite für Lithium-Ionen-Polymer-Batterien mit verbesserter Sicherheit und Langzeitstabilität, Ziel des Teilprojektes ist die Identifizierung und Charakterisierung neuer Molekülstrukturen für den Einsatz als Überladeshuttleadditive in Lithium-Ionen-Systemen. Ein wesentliches Teilziel ist die Modellierung von Struktur-Wirkungsbeziehungen für neue Molekülstrukturen, deren Ergebnisse zu einer effektiveren Entwicklung von Redox-Additiven und damit deutlich verkürzten Entwicklungszeiten führen sollen. 2. Arbeitsplanung Zunächst werden aus der Literatur bekannte Additive verschiedener Strukturklassen mittels zyklischer Voltammetrie charakterisiert. Bestimmt werden Redoxpotential, reversible und irreversible Prozesse und die Kompatibilität mit Graphitelektroden. Auf dieser Basis wird ein Anforderungsprofil für potentielle Überladeadditive und für die Modellierungen erstellt. Mittels zweier Programmpakete werden mögliche Molekülstrukturen und der Einfluss von Substituten auf die Struktur/Eigenschaftsbeziehungen modelliert. Dabei werden Lösungsmitteleffekte mit berücksichtigt. Als Erweiterung zu früheren Simulationen werden außerdem Effekte der Grenzfläche Graphitelektrode/Elektrolyte einbezogen. Mit Hilfe elektrochemischer Messmethoden werden die Eigenschaften neuer Elektrolytformulierungen charakterisiert und die Modellbildungen validiert.
Das Projekt "ForMaT - Interdisziplinäres Innovationslabor im Fachgebiet Ingenieur- und Naturwissenschaften aus den Bereichen Fertigungstechnik - Rapid Prototyping, Werkstofftechnik - Fließverhalten von Kunststoffen, Umwelttechnik - Biogas, Physik - Batterien" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule Merseburg (FH), Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften.
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| Bund | 10 |
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| Förderprogramm | 10 |
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