2016-07-01  –  2019-12-31

402.147,00 EUR

Universität Heidelberg - Kirchhoff-Institut für Physik, Heidelberg, Baden-Württemberg

03ET6095C

Elektromobilität - Lithium-basierte Batterien [EA2611]

01169189/1  –  HiKoMat

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)

Energie

Die zentrale Herausforderung für neue elektrochemische Speicher ist die Entwicklung neuer, spezifisch auf die jeweiligen Anwendungen angepasster Werkstoffe. Das interdisziplinäre Konsortium des Verbundprojekts HiKoMat widmet sich deshalb der Optimierung von Partikel- und/oder Elektrodenstrukturen im Hinblick auf die spezifische Anwendung bzw. das entsprechende Zelldesign. Es werden drei Klassen von Aktivmaterialien in den Fokus der Arbeiten gestellt: Phosphate, Silikate und Fluoride. Alle drei Materialklassen zeigen für zukünftige Energiespeicher ein hohes Potential und werden durch energieeffiziente und prinzipiell industriell hochskalierbare Verfahren hergestellt. Die Verbesserung der elektronischen Leitfähigkeit dieser Materialien ist zwingend erforderlich, um deren Einsatz in Hochleistungszellen, z.B. für die Elektromobilität, zu ermöglichen. Das Gesamtziel des Projektes HiKoMat ist ein detailliertes Verständnis der Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehung hierarchisch strukturierter Kompositmaterialien und daraus folgend die Optimierung für die Anwendung in elektrochemischen Energiespeichern für die Elektromobilität. Wesentlicher Ansatzpunkt von HiKoMat ist es, ein grundlegendes Verständnis des Zusammenhangs zwischen den Herstellungs- und Prozessparametern einerseits, und den daraus resultierenden geometrischen Strukturen, sowie der Partikel- und Zelleigenschaften in Bezug auf Transport und Mechanik andererseits zu erlangen. Im vorliegenden Teilprojekt werden (1) hierarchisch strukturierte Kompositmaterialien mit Aktivkomponenten aus den Materialklassen der Phosphate bzw. Orthosilikate hergestellt, hinsichtlich der hierarchischen Strukturierung optimiert und charakterisiert, u.a. hinsichtlich der elektrochemischen Performance, sowie (2) ortsaufgelöste numerische Berechnungen des Ladungstransports als Grundlage zur physikalisch abgesicherten Ermittlung effektiver Eigenschaften sowohl der Makropartikel als auch der daraus aufgebauten Elektroden durchgeführt.