Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Beschreibung des Vorhabens
Die größte Herausforderung für eine nachhaltige Energieversorgung sind effiziente und dynamisch belastbare, ökologisch und ökonomisch robuste Speichertechnologien. Grundsätzlich erscheint die Lithiumionentechnologie für diese Anforderungen als hervorragend geeignet. Allerdings wird deren prognostizierte Ausbreitung in die Bereiche der Elektromobilität, der stationären Speicherung regenerativer Energien sowie der Netzstabilisierung vor allem durch Temperatursensibilität, Sicherheitsrisiken sowie bis dato zu geringe Leistungsdichten verzögert. Diese Nachteile liegen hauptsächlich in kinetischen Hemmungen der stattfindenden Elektrodenreaktionen begründet. Sie führen zur Reduktion der Leistungsdichte und zur Erhöhung der Verlustwärme. Die bestehenden Nachteile können durch eine schnellere Kinetik deutlich gemindert werden, was prinzipiell durch die Nanostrukturierung von Elektroden möglich ist und bereits eindrücklich für diverse Elektrodenmaterialien gezeigt werden konnte. Allerdings bestehen hier gegenwärtig erhebliche Probleme bezüglich der Wirtschaftlichkeit, des Gesundheitsrisikos und der Skalierung bestehender Verfahren zur Synthese entsprechender Nanomaterialien und des Prozessierens zu einsatzfähigen Elektroden im technischen Maßstab. Die elektrochemische Synthese der Aktivmaterialien erscheint dafür hervorragend geeignet. Zum einen ist aufgrund der Reduktion der Prozessschritte ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil gegenüber der konventionellen Elektrodenfertigung zu erwarten, zum anderen erfolgt die Nanostrukturierung hier in-situ während der Herstellung der Elektrode ohne Kontamination der Umgebung mit potentiell gesundheitsschädlichen Nanomaterialien. Das Gesamtziel des beantragten Vorhabens besteht in der Erprobung einer elektrochemischen Herstellungsroute für 3D-Nanostrukturierte Elektroden für Energiespeicher. Dabei sollen Aktivmaterialien für Li-Ionen basierte sekundäre Batterien elektrochemisch in 3D-Nanostrukturierte Template abgeschieden werden.
Finanzierung
Finanziert aus Mitteln der Europäischen Union und des Freistaates Sachsen.
Projektzeitraum
01.05.2016-30.11.2019
