Das Projekt "Lithium-Batterien mit Luftelektrode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. 1. Vorhabenziel Lithium-Luft/Sauerstoffbatterien haben zwar ein großes Potential wegen der theoretisch hohen Energiedichte; trotz intensiver Entwicklungsarbeiten ist ein wirklicher Durchbruch bislang nicht erzielt worden. Ziel dieses Vorhabens ist es, die Lücken bei den Grundlagenkenntnissen zu schließen und Strategien für die Realisierung von Lithium-Luft/Sauerstoffsystemen zu entwickeln. Die Realisierbarkeit soll anhand einer Prototypzelle demonstriert werden. 2. Arbeitsplanung Gearbeitet werden soll in diesem Verbund zum einen an dem mit einem rein organischen, aprotischen Elektrolyten arbeitenden Batterietyp. Es kann sich dabei als sinnvoll erweisen, die Lithiumelektrode durch eine Li-ionenleitende Membran vor Reaktionen mit dem durch den Elektrolyten diffundierenden, von der Luftelektrode stammenden Sauerstoff zu schützen. Zum anderen soll auch versucht werden, mit wässrigen, alkalischen Elektrolyten zu arbeiten; hier sind die erreichbaren Stromdichten wesentlich höher, aber auch die Anforderungen an die Stabilität der Membran sind größer. Es soll weiter eruiert werden, ob sich die Vorteile beider Konzepte kombinieren lassen, indem ein organischer Elektrolyt verwendet wird (mit der Folge einer höheren Stabilität der Membran), der aber genügend Wasser enthält, um die Reaktion ähnlich schnell wie in wässrigen Elektrolyten ablaufen zu lassen. Wesentlich für den Erfolg des Projekts ist die Entwicklung verbesserter Elektrodenmaterialien (Katalysatoren) und Elektrolytsysteme sowie der Membran.
Das Projekt "Lithium-Batterien mit Luft/Sauerstoffelektrode: Katalysatoren, Wirkungsweise, Mechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Abteilung Elektrochemie durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Wiederaufladbare Lithium-Luft-Batterien stellen den Batterietyp mit der wohl größten theoretischen Energiedichte dar und würden einen Aktionsradius auch von batteriegetriebenen Kraftfahrzeugen von 500 km erlauben. Allerdings haben sich die ursprünglichen Hoffnungen auf schnell realisierbare Hochenergiebatterien nach diesem Prinzip trotz intensiver Bemühungen nicht erfüllt. Ursache sind die noch mangelhaften Grundlagenkenntnisse zu elektrokatalytischen Reaktionen in den für Li-Batterien notwendigen nichtwässrigen Elektrolyten. Andererseits gab es in den letzten Jahren - auch in den Arbeiten der in diesem Verbund beteiligten Partner - interessante Fortschritte hinsichtlich der erreichten Zyklenzahl und Stromdichte, die eine technisch-industrielle Realisierung möglich erscheinen lassen.
Ziel dieses Vorhabens ist es, die Lücken bei den Grundlagenkenntnissen zu schließen und Strategien für die Realisierung von Lithium-Luft/Sauerstoff Systemen zu entwickeln, und zwar 1. für ein wässriges System mit Schutz der Anode durch eine Membran, 2. für ein aprotisches System, 3. für ein System mit gemischten Elektrolyten.
2. Arbeitsplan: - Suche nach verbesserten Katalysatoren für die Sauerstoffreduktion und Sauerstoffentwicklung. - Test von neuen Leitzusätzen und Trägermaterialien - Untersuchung der Feuchtetoleranz aprot. Elektrolyte, Nebenreaktionen - Optimierung der Elektrolytsysteme.
Das Projekt "Lithium-Batterien mit Luft/Sauerstoffelektrode (LiBaLu) - Teilvorhaben - Erforschung eines Zellenkonzepts und Integration der neuen Materialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VARTA Microbattery GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel dieses Vorhabens ist es, die Lücken bei den Grundlagenkenntnissen zu schließen und Strategien für die Realisierung von Lithium-Luft/Sauerstoff Systemen zu entwickeln. Die Realisierbarkeit soll anhand einer Prototypzelle demonstriert werden. 2. Arbeitsplan Bei VMB wurde wird seit 1998 an Lithium-Ionen-Zellen geforscht. Eine kleine Produktion von Lithium-Polymer-Zellen musste 2009 wieder eingestellt werden, weil sie gegenüber der fernöstlichen Konkurrenz nicht wirtschaftlich produzieren konnte. Das bei VMB vorhandene Fachwissen, speziell im Bereich der Produktionstechnik, wurde danach für den Aufbau eine Pilotproduktion für LIB-Kleinstzellen genutzt. Dieses Unterfangen ist sehr erfolgreich. Parallel zu den bestehenden elektrochemischen Systemen forscht VMB an neuen Systemen, unter anderem an den Post-Lithium-Ionen-Systemen. In diesem Zusammenhang beteiligte sich VMB an dem Projekt GLANZ (Fkz. 03X4623B) in dem eine glasgeschützte Anode für Lithium/Luft-Zellen erforscht wurde. Die dort gemachten Erfahrungen werden in dieses Projekt einfließen.
Das Projekt "Lithiumbatterien mit Luftelektrode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Offenburg, Hochschule für Technik, Wirtschaft und Medien Offenburg, Institut für Energiesystemtechnik durchgeführt. Lithium-Luft/Sauerstoffbatterien haben zwar ein großes Potential wegen der theoretisch enorm hohen Energiedichte; trotz intensiver Entwicklungsarbeiten ist ein wirklicher Durchbruch bislang aber nicht erzielt worden. Ziel des Gesamtvorhabens LiBaLu ist es, die Lücken bei den Grundlagenkenntnissen zu schließen und Strategien für die Realisierung von Lithium-Luft-Batterien zu entwickeln. Ziel des LiBaLu-Teilprojekts Modellierung und Simulation ist die Unterstützung der Elektroden- und Zellentwicklung mit Hilfe umfangreicher Computersimulationen im Sinne des computergestützten Engineering (CAE). Zum einen soll das mechanistische Verständnis der komplexen Elektrochemie in Lithium-Luftbatterien durch mikrokinetische Modelle aufgeklärt werden. Auf Basis von postulierten Mehrschrittmechanismen werden makroskopische Eigenschaften (Entlade-/Ladekennlinien, Cyclovoltammogramme, elektrochemische Impedanzspektren) vorhergesagt und mit experimentellen Daten der Projektpartner verglichen. Zum anderen soll das Design der Prototypzelle mit Hilfe numerischer Simulationen untersucht und optimiert werden. So können z. B. optimale Schichtdicken oder die Rolle von Gastransportlimitierungen identifiziert werden. Im Ergebnis tragen die Arbeiten im Teilprojekt maßgeblich zur Erreichung der Gesamtprojektziele bei, indem die empirischen experimentellen Untersuchungen der Projektpartner mit einer theoretischen Basis untermauert werden.
Das Projekt "Lithium-Batterien mit Luftelektrode" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Am DLR sollen im Rahmen des Projekts 'LiBaLu' verbesserte bifunktionelle Sauerstoffelektroden hergestellt werden. Diese Sauerstoffelektroden sollen dahingehend verbessert werden, dass die Effizienz bei der Lade- und Entladereaktion (ORR und OER) und die Lebensdauer gesteigert wird. Nach Auswahl und elektrochemischer Charakterisierung, mit unter anderem zyklischer Voltammetrie und elektrochemischer Impedanzspektroskopie, werden mit den entsprechenden Materialien alternative Zellkonzepte evaluiert, welche ebenfalls zu einer weiteren Effizienzsteigerung der Zellen führen könnten. Als letzter Schritt folgt auf Basis der vorangegangenen Arbeitsschritte ein Up-Scaling auf die Zielgröße einer Demonstratorzelle und deren Validierung unter möglichst realen Umgebungsbedingungen. 2. Arbeitsplan AP 1: Katalysatormaterialien für die Luftelektrode: wässrige System AP 1.1: Synthese und Screening neuer binärer (bimetallischen) und ternärer Katalysatorkombinationen (DLR) AP 1.3: Herstellung und Test von neuen Elektroden mit neuen Leitzusätzen (Schwerpunkt leitfähige TiOx) (DLR, UB) AP 1.4: Austausch von Elektroden, Erprobung von Materialien der Projektpartner bei verschiedenen Betriebsparametern (DLR, UB) AP 2: Organische Elektrolyte (zunächst an C und Au) AP 2.6: Mischungen wässriger mit organischen Elektrolyten (UB, DLR, ZSW) AP 5: Materialintegration und Zelldesign AP 5.2: Evaluierung von Elektrodenkonzepten (Trennung von ORR und OER) für alkalischen Elektrolyt (DLR) AP 5.4: Herstellung von Elektroden in Zielgröße, Skalierbarkeit bei der Herstellung (DLR, BMS) AP 6: Up-Scaling-Konzept und Demonstratorzelle AP 6.2: Aufbau einer Demonstratorzelle und Validierung (VMB, DLR) AP 6.2.4 und 6.2.5: Erforschung Gaszufuhr und Bau des finalen Demonstrators (VMB, DLR) AP 7: Spezifikation für die Anwendungen AP 7.1: Zielspezifikation bezüglich der Anwendung (VMB, DLR, ZSW, BMS) AP 7.1: Resultierende Materialparameter (VMB, DLR, ZSW, BMS).