Verbundvorhaben: REFA - Entwicklung eines Referenzelektrodenkonzepts für Festkörperakkumulatoren und Integration dieses Konzepts; Teilvorhaben: Entwicklung einer marktreifen Messzelle zur elektrochemischen Untersuchung von Festelektrolyten und Festkörperakkumulatoren in einer 3-Elektrodenanordnung
Zeitraum
2022-01-01 – 2024-12-31
Bewilligte Summe
300.142,42 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI6055A
Leistungsplansystematik
Elektrochemische Speicher - Weitere Technologien und nicht zugeordnet [EA2319]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI6)
Förderprogramm
Energie
Festkörperakkumulatoren (kurz: FKA) sind vielversprechende Kandidaten als Energiespeicher für zahlreiche Anwendungen, insbesondere wenn es auf Sicherheit und Robustheit ankommt. Die Entwicklung von FKA befindet sich jedoch noch in einem sehr frühen Stadium. Ein wesentliches Entwicklungshemmnis ist das bislang unzureichende Verständnis der Reaktionen an den Grenzflächen Elektrode Elektrolyt, was wiederum aus dem Mangel an Testzellen für eine entsprechende detaillierte elektrochemische Charakterisierung resultiert – insbesondere der fehlenden Möglichkeit eine stabile Referenzelektrode (kurz: RE) mit einem klar definierten und zeitlich konstanten Potential zu implementieren. Zudem fehlen Erkenntnisse darüber, wie eine solche RE für die verschiedenen Klassen an Festelektrolyten in optimaler Weise aufgebaut wird. Diese Missstände werden im REFA-Vorhaben von den Projektpartnern adressiert und es werden die folgenden Ziele verfolgt: (i) Entwicklung eines platzsparenden, experimentellen Aufbaus zur Kontaktierung der Testzelle, inkl. einer möglichen Einstellung der Probentemperatur und des Anpressdrucks; (ii) Entwicklung von luftdichten Testzellen, die den Einsatz einer RE in reproduzierbarer Art und Weise ermöglichen und auch für 2-Elektrodenmessungen einsetzbar sind; (iii) Entwicklung eines optimierten Konzepts für die wichtigsten Festelektrolytklassen (bspw. Thiophosphate und Polymere) hinsichtlich der RE-Chemie, Elektrodengeometrie und -konfiguration; sowie (iv) Entwicklung valider Prüfprotokolle, um Artefakt-freie Messergebnisse zu generieren. Das Erreichen der Ziele (iii) und (iv) ermöglicht es dem Nutzer, eine für das jeweilige Elektrolytsystem spezifische RE zweiter Art mit definiertem, sich reproduzierbar einstellendem und mindestens über den Zeitraum des Experiments stabilem Potential zu wählen. Zwar liegt der Fokus klar auf Lithium-basierten FKA, aber die Übertragbarkeit auf andere Batterie-Technologien soll bei der Entwicklung mitberücksichtigt werden.