Das Projekt "Teilverbund A - Stationäre Speicherzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VW-VM Forschungsgesellschaft mbH & Co. KG durchgeführt. Die verstärkte Installation elektrischer Energiespeicher ist notwendig für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland. Batteriespeicher werden dabei eine große Rolle spielen, da anderweitige Möglichkeiten stark eingeschränkt sind. Zwei typische Anwendungsfälle für diese Energiespeicher sind Speicher für Eigenverbrauch aus hausbasierten Photovoltaik-Anlagen und Energiespeicher für den Lastausgleich im Verteilnetz. Dafür können Batterien mit den chemischen Systemen Kohlenstoff // LFP und LTO // LFP eingesetzt werden. Ziel der Arbeiten ist es, für diese Speicher, die eine sehr hohe Langlebigkeit bei hoher Energie- bzw. Leistungsdichte aufweisen sollen, effiziente, umweltfreundliche und kostengünstige Herstellmethoden zu erforschen. Basis der Forschung sind herkömmliche Herstellverfahren für die Batteriezellen. Davon ausgehend werden Materialien und Herstellverfahren erforscht und angepasst, um die gewünschte Langlebigkeit mit umweltfreundlichen Herstellmethoden vereinen können. Der Fokus liegt dabei auf wasserbasierten Rezepturen und hocheffizienten Verfahren. Parallel dazu werden die Batteriezellen in Versuchsspeichern getestet. Für diese werden zieloptimierte Designs und Fertigungsverfahren erforscht. Grundlagenuntersuchungen zur Alterung von Batteriezellen und Materialien dienen der Gewährleistung einer mindestens 20 jährigen Haltbarkeit und von 6000 Zyklen der C // LFP- bzw. 20000 Zyklen der LTO // LFP-Speicherzellen.
Das Projekt "Teilverbund B - Erforschung Zellverhalten, Modul- und Systemintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VARTA Storage GmbH durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes LiSta ist die Erforschung neuartiger Hochleistungs-Batteriematerialien hinsichtlich ihrer Tauglichkeit in Lithium-Ionen-Batteriesystemen für stationäre Anwendungen. Als Zellchemien werden die Elektrodenkombinationen C // LFP und LTO // LFP betrachtet. Die Optimierung der Performancefähigkeit, Lebensdauer und Sicherheit der Zellen steht dabei im Vordergrund. Die VARTA Storage GmbH fokussiert sich im Rahmen des Projektes auf die Erforschung der optimalen Integration sowie auf die Erprobung der Forschungsversuchszellen in Batteriemodulen und in einem Versuchsspeicher. Schwerpunkte im Zuge der Modul- und Systemintegration bilden die Erforschung geeigneter Verbindungstechniken und Thermomanagementkonzepte. Mit Hilfe des Versuchsspeichers werden die Zellen unter realitätsnahen Bedingungen betrieben und der Einfluss verschiedenster Faktoren auf ihr Verhalten erforscht. Zu Beginn des Projekts erfolgen in Zusammenarbeit mit dem Partner VW-VM die Spezifikation der Forschungsversuchszellen und die Definition der Testparameter für Performance- und Sicherheitstests. Im weiteren Projektverlauf werden mit Hilfe diverser Tests das elektrische Verhalten, die zyklische und kalendarische Alterung sowie die Sicherheitsattribute der Zellen untersucht. Bei der Erforschung beschleunigter Alterungstest werden neben VW-VM die Forschungsaktivitäten von der Hochschule Aalen miteinbezogen. Mit Unterstützung von VW-VM erfolgt im Anschluss zunächst die Konzeption und der Aufbau von Batteriemodulen mit C // LFP-Zellen, welche in einem weiteren Schritt mit anderen Speicherkomponenten in den Forschungsversuchsspeicher integriert werden. Weiterhin wird auf Basis von LTO // LFP-Zellen ein Hochleistungsmodul spezifiziert und aufgebaut. Sowohl die Module als auch der gesamte Forschungsversuchsspeicher werden mit dem Partner VW-VM erprobt und definierten Testverfahren unterzogen. Die Tests werden ausführlich dokumentiert und anhand wissenschaftlicher Methoden analysiert.
Das Projekt "Entwicklung von hocheffizienten Lithium-Ionen Batterien für elektrische Fahrzeuge, Elektrodenherstellung und Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LiMedIon GmbH durchgeführt. Im Projekt sollen hocheffiziente, siliziumbasierte Lithium-Ionen Batterien für den Einsatz in Elektrofahrzeugen entwickelt und getestet werden. Das Ziel des Projekts ist die Energiedichte bestehender Batteriesysteme durch den Einsatz des leistungsstarken Siliziums zu übertreffen und gleichzeitig eine hohe Sicherheit der Zellen zu gewährleisten. Zunächst werden wir dünne Siliziumschichten auf der Anodenseite entwickeln die sich durch eine hohe Stabilität, insbesondere nach zahlreichen Lade- und Entladezyklen auszeichnen. Auf der Kathodenseite soll das bereits etablierte Lithiumeisenphosphat ebenfalls als dünne Schichten zum Einsatz kommen. Die verwendeten Elektrolyte werden auf die neuen Anforderungen angepasst. Die hergestellten Elektroden werden mit einer Vielzahl an Analytikmethoden (XPS, REM, FT-IR, XRD, usw.) eingehend untersucht. und gegebenenfalls Optimierungsarbeiten bezüglich der Elektrodenherstellung durchgeführt. Anschließend werden Swagelok-Zellen und Folienbatterien hergestellt und auf ihre Leistungsfähigkeit geprüft. Auch an den fertigen Batterien werden Analytikarbeiten nach bestimmten Lebensdauern durch Öffnen der Zellen durchgeführt, um Rückschlüsse auf die Langlebigkeit der Batterien gewinnen zu können. Schließlich werden die hergestellten Batterien bezüglich ihrer Sicherheit untersucht.