Verbundvorhaben: GO 3 - Hochenergie-Lithiumbatterien für Automotive und Stationäre Anwendungen; TP: Weiterentwicklung und chemische Oberflächenmodifizierung des HE-NCM Kathodenmaterials und Entwicklung von hochvoltstabilen Elektrolyten und Elektrolytadditiven
Zeitraum
2017-04-01 – 2020-03-31
Bewilligte Summe
4.055.777,35 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETE002B
Leistungsplansystematik
Elektromobilität - Lithium-basierte Batterien [EA2611]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
Die Erhöhung der Energiedichte von Lithium-Batterien bei gleichen Kosten stellt einen der wichtigsten Punkte dar, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu vergrößern und somit der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen. Derzeit sind Fahrzeuge mit Zelltechnologien der Generationen 1 und 2 im Einsatz, die Kathoden basierend auf LFP, LMO, NCA) oder NCM verwenden. HE-NCM (ein Kathodenmaterial der 3. Generation) stellt ein lithium- und manganreiches Kathodenmaterial dar, das sich aufgrund seiner hohen Kapazität von über 200 mAh/g sehr gut für Hochenergie-Lithium-Ionen-Zellen eignet. Zudem besitzt es einen Kostenvorteil, da Mangan ein gegenüber Kobalt günstiger Rohstoff ist. Jedoch befindet es sich noch nicht in einem marktreifen Entwicklungsstadium. In GO 3 wird die BASF HE-NCM unter verschiedenen Gesichtspunkten verbessern. Dies beinhaltet: • Weiterentwicklung des Kathodenmaterials durch Methoden der chemischen Modifizierung und eine Verbesserung der klassischen Materialbeschichtung. • Neuartige Beschichtungsmethoden, die auf der Wechselwirkung von organischen Komponenten mit der Oberfläche von Übergangsmetalloxiden beruhen. • Entwicklung von hochvoltstabilen Elektrolyten und Elektrolytadditiven Sämtliche Arbeitspakete beinhalten sowohl die synthetische, analytische Aspekte, sowie umfassende elektrochemische Testung der Materialien in Labor-Zellformaten: • Zyklenstabilität und Impedanzaufbau (durch Bestimmung des flächenspezifischen Widerstands) • Gasentwicklung und Kapazitätserhalt bei Ladezustand von 100% und Lagerung bei erhöhter Temperatur (z.B. 60°C) • Auflösungsverhalten von Übergangsmetallionen während Zyklisierung und Lagerung HE-NCM konkurriert für die Anwendung in Hochenergiezellen mit nickelreichen NCM-Materialien, die einen hohen technischen Reifegrad erreicht haben. Die Zielsetzung, HE-NCM zu einem konkurrenzfähigen Kathodenmaterial für Li-Ionen-Batterien zu entwickeln, ist daher mit einem hohen Risiko verbunden.
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