Verbundprojekt: Structur.E: Strukturierte Anoden für verbesserte Schnellladefähigkeit und Steigerung der Energiedichte von Lithium-Ionenbatterien. Teilvorhaben: Modellierung und Charakterisierung der Anodenstrukturen.
Zeitraum
2019-05-01 – 2023-04-30
Bewilligte Summe
262.837,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ETE018B
Leistungsplansystematik
Elektromobilität - Lithium-basierte Batterien [EA2611]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
Zur Steigerung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien werden hochkapazitive Elektroden mit hoher Schichtdicke entwickelt. Derartige Elektroden zeigen ein schlechtes Schnellladeverhalten und reduzierte Zyklenstabilität. Das Projekt möchte einen Beitrag zur Auflösung dieses Zielkonflikts leisten. Die Arbeiten konzentrieren sich auf die Anode, da diese als limitierend betrachtet wird. Hierzu werden drei Ansätze zur Strukturierung und Oberflächenmodifikation erforscht: • Gradierung • Laserstrukturierung • Mikroprägen Die Ansätze werden im Labormaßstab erforscht und bewertet. Parallel dazu werden Algorithmen entwickelt, die es erlauben vorteilhafte Elektrodenstrukturen vorauszusagen und die Hauptalterungsmechanismen SEI-Bildung und Lithium-Plating gekoppelt zu beschrieben. Daneben wird ein lichtmikroskopisches Verfahren entwickelt mit dem es möglich ist, den Lade- und Entladevorgang In-situ zu verfolgen und Alterungsmodelle zu validieren. Im Teilvorhaben 'Modellierung und Charakterisierung der Anodenstrukturen' erstellt die Math2Market GmbH virtuelle Zwillinge der Referenzelektroden und Strukturmodelle für neue Elektrodenmaterialien. Die Referenzmaterialien, virtuellen Zwillinge und neuen Materialien werden analysiert und die physikalischen Eigenschaften berechnet. Dadurch können Vorhersagen getroffen werden, mit welchen Anodenmaterialien eine Verbesserung gegenüber dem Referenzmaterial erzielt werden könnte.