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 Material für Elektroden und Separatoren in Lithium-Ionen Batterien für mobile und stationäre Anwendungen in einer nationalen Kooperation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Süd-Chemie AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel der Süd-Chemie im Rahmen des geplanten Forschungsprojektes ist es, das neue Anodenmaterial Lithiumtitanat (Lithiumtitanspinell, LTO, Li4Ti5O12) und Lithiumaluminiumtitanphosphat (Lifo, Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3) als keramischen Festkörperelektrolyt für den kommerziellen Einsatz in Lithiumbatterien in der nächsten Größenstufe weiterzuentwickeln und zu optimieren. Damit sollen bei Süd-Chemie die Voraussetzungen für eine spezialisierte Versuchsanlage zur Herstellung von LTO und Lifo in Moosburg geschaffen werden mit der die Produkte im Tonnenmassstab hergestellt werden können. Diese Versuchsanlage wird so variabel ausgelegt werden, dass beide Materialien darin hergestellt werden können. 2. Arbeitsplanung In einem ersten Schritt sollen, mit dem Fokus auf den Erhalt der Materialeigenschaften des Liti und des Lifo, mit dem Scale-Up der nächsten Größenstufe begonnen werden. Die Verfahren zur Herstellung sollen hierbei auf die Herstellung halbtechnischer Mengen hin angepasst und optimiert werden. Bei der Planung dieser Anlage wird darauf geachtet werden, dass einerseits die erreichte Produktqualität weiterhin sichergestellt ist und noch verbessert werden kann, als auch andererseits ein weiterer Scale-Up in den Produktionsmaßstab realisierbar wird.Ferner ist die Anlage dahingehend weiter zu entwickeln, dass für die bisher manuell bewältigten Prozeßschritte technische Lösungen für eine Automatisierung entwickelt und getestet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Evaluierung neuer Prozesse in Komplettzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung, Entwicklung und Evaluierung von Prozesssschritten für die Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien. Teilziele sind die Evaluierung von Laserschneidverfahren, inline-Trocknungsprozessen und Zellstapelbildungsverfahren. Es werden Anforderungsprofile für Laserschnitte im Hinblick auf mögliche Zersetzungsprodukte neuer Materialien wie Lithiumtitanate, Lithiumübergangsmetallphosphate und keramische Separatoren erarbeitet und in kleinen Zellen evaluiert. Für keramische Separatoren und unterschiedliche Elektrodenmaterialien werden Untersuchungen zu möglichen Trocknungsprofilen, maximal zulässigen Temperaturen und möglichen Zersetzungsreaktionen durchgeführt. Aus vom Projektpartner vorkonfektionierten Elektroden und Komponenten werden zu Beginn kleine Pouchzellen und später für ausgewählte Materialien dann 2 Ah-Zellen hergestellt und evaluiert.