Verbundvorhaben: HyBaCap - Hybridisierung von Batterie- und Superkondensatorelektroden mit Hochleistungselektrolyten für mobile Energiespeichermodule, Teilvorhaben: Auf ionischen Flüssigkeiten basierende Hochleistungselektrolyte für mobile Energiespeichermodule
Zeitraum
2016-12-01 – 2020-05-31
Bewilligte Summe
203.737,44 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6113B
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 wirtschaftlich erfolgreiche Umsetzung der Elektromobilität ist auf Basis heutiger Energiespeicher, vor allem auf Basis von Lithium-Ionen-Batterien (LIB), unmöglich: LIBs sind zu teuer, haben eine zu geringe Lebensdauer und sind nicht für gepulste Applikationen ausgelegt. Hinzu kommen Probleme bei Anwendungen bei hohen Temperaturen (>60°C). Das Projekt HyBaCap hat die Entwicklung effizienter elektrochemischer Hybrid-Energiespeicher zum Ziel, die eine hohe Leistung (>10 kW/kg) mit hoher Energie (>50 Wh/kg) verbinden. Durch nanoskalige Hybridisierung von porösem Kohlenstoff und Batterie-Elektrodenmaterialien wird somit eine höhere Energie als bei Superkondensatoren aber zugleich eine höhere Leistung als bei Batterien erreicht. Die HyBaCap Zellen werden durch gezielte Optimierung der Anode, Kathode und des Elektrolyten umfassend auf die Anforderungen der Elektromobilität ausgelegt. Zyklenstabilität und Lebensdauer werden auch bei höheren Temperaturen (bis 100°C) evaluiert. Durch die komplementäre Expertise von Bosch (Kathode), INM (Anode) und IOLITEC (Elektrolyt) wird somit erstmals eine ganzheitliche Optimierung erreicht werden. Ausgangspunkt für die Zellmaterialien sind kommerzielle Aktivkohle und herkömmliche Elektrodenmaterialien, die jedoch zur Leistungsoptimierung auf nanoskaliger Ebene vermengt werden müssen. Um maximale Leistungsparameter zu erreichen werden zudem neuartige Elektrodenmaterialien, vor allem 2D-Nanokarbide (MXene) und optimierte Nanokohlenstoffe mit optimierter Porenstruktur sowie hochleistungsfähige Elektrolyte (ionische Flüssigkeiten) evaluiert. Alle Prozesse werden durch parallelisierte Kostenanalysen und Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen begleitet. Elektrodenherstellung wird zudem am INM InnovationsZentrum auf Skalierbarkeit ausgelegt, so dass am Ende des Projektes quadratmetergroße Elektrodenherstellung möglich ist. Hieraus resultierende Zellen werden unter direkter Nutzung von Lastprofilen aus der Automobilindustrie getestet werden.
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