Verbundvorhaben: RoSiLIB- Nanoporöses Silizium durch Rascherstarrung - Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien; Teilvorhaben: Weiterentwicklung und Herstellung der Metall-Pulver für die Gewinnung von nanoporösem Silizium
Zeitraum
2020-10-01 – 2024-06-30
Bewilligte Summe
417.991,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETE030C
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 Bestrebungen hin zu einer CO2-neutralen Energieversorgung bedingen einen Umschwung in der Mobilität von fossilen auf elektrochemische Energieträger. Dieser bereits begonnene Prozess bedarf einer weiteren Unterstützung durch die Verbesserung der Lithium-Ionen-Batterien hinsichtlich Kosten, Rohstoff- und Energieeffizienz. Nur so wird der von der Bundesregierung geforderte und geförderte vollständige Umstieg auf die Elektromobilität möglich. Das Projekt zielt auf die Entwicklung einer neuen hochenergetischen Anode. Diese wird entlang der gesamten Wertschöpfungskette entwickelt, um den notwendigen Verbesserungen der Batteriezellen für die Elektromobilität gerecht zu werden. Wegbereitend ist die Weiterentwicklung einer neuen kostengünstigen Herstellungsroute für nanoporöse Silizium-Mikroteilchen. Diese sollen genutzt werden, um großformatige Hochenergiebatteriezellen aufzubauen, die mit den bisherigen Anodenmaterialien mit hoher Energiedichte nicht herstellbar sind. Die bisher für großformatige Zellen nicht gelöste Herausforderung des Volumensprungs des Aktivmaterials und das Ausgasen des Elektrolyten werden im Vorhaben gleich auf mehreren Ebenen adressiert. Als Basis der Herstellung für nanoporöses Silizium wird rascherstarrtes metallisches Pulver genutzt. Die Metallpulver bestehen aus einer Legierung mit hohen Anteilen Silizium ab 50% Massenanteil. Je nach Abkühlbedingung bzw. Verdüsungsbedingung und Teilchengröße ergibt sich eine unterschiedliche Erstarrungsmorphologie des Siliziums in den rascherstarrten Metallpulverteilchen. Ziel dieses Vorhabens wird es sein, die Erstarrungsmorphologie des Siliziums zu verstehen und so zu optimieren, dass die daraus gewonnenen nanoporösen Siliziumteilchen den hohen Anforderungen der Lithium-Ionen-Batterie genügen. Gleichzeitig werden erste Maßnahmen untersucht, die eine günstigere Herstellung der Metallpulver ermöglicht, um effizient und kostengünstig die Verdüsung der Silizium-Legierung zu erreichen.