Verbundvorhaben: ProBaSol - Die Aluminiumbatterie: Herausforderungen für die industrielle Fertigung; Teilprojekt: Umsetzung vorlaufend entwickelter Feststoffbatteriekonzepte auf Basis des hochvalenten Kations Aluminium
Zeitraum
2020-01-01 – 2023-12-31
Bewilligte Summe
1.571.736,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI3014A
Leistungsplansystematik
Elektrochemische Speicher - Weitere Technologien und nicht zugeordnet [EA2319]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Das Vorhaben verfolgt das Ziel der Implementierung einer neuartigen Technologie zur Fertigung elektrochemischer Energiespeicher als Alternative zu Li-basierten Batteriesystemen (LIB). Dabei soll es von den Ergebnissen eigener abgeschlossener bzw. aktuell laufender Verbundvorhaben profitieren und den systematischen Aufbau einschlägiger Kompetenzen im Sinne eines Transfers vervollständigen. Schwerpunktmäßig wird auf eine Festkörperbatterie (FKB) für mobile hochvalente Ionen (MHI) sowie die dazugehörige Fertigungstechnologie für Festkörperelektrolyte (FKE) und Elektroden, insbesondere mittels Kurzzeittempern mit Blitzlampen (Flash Lamp Annealing – FLA) sowie Anodischem Oxidieren (AO) in der Technologie Rolle-zu-Rolle gesetzt. Wesentliche Vorteile sind die erzielbaren Energiedichten, die hohe Sicherheit, die umfassende Verfügbarkeit der Materialien sowie die Recyclierbarkeit der Systeme. Die volumetrische Energiedichte kann potentiell doppelt bis viermal so hohe Werte im Vergleich zu kommerziellen LIB erreichen. Zudem ist ein Kostensenkungspotential von bis zu 20 % bezogen auf den Preis pro kWh gegeben. Das Erreichen der Ziele soll durch begleitendes Technologiemanagement und Systemanalyse unterstützt werden. Für die Komponenten der FKB wurden bisher insbesondere Kathoden aus TiO2-Anatas-Nanoröhren und W-dotiertem VO2, Metall-Einlagerungselektroden auf Si-Basis sowie Festelektrolyte auf Polymerbasis beladen mit Al-Nitrat-Salzen mittels Fotovernetzung (PCL) erfolgreich evaluiert und synthetisiert. Im Ergebnis von ProBaSol sollen Prototypen der Al-FKB – produziert auf industrieskaligen Anlagen, erprobt in Einsatzumgebung – vorliegen (TRL 6). Dies erfordert die Entwicklung der Fertigungstechnologien für alle Komponenten und Synthesemethoden, das heißt FKE und Elektroden sowie FLA, AO und PCL. Im Zusammenhang bleibt die Identifizierung weiterer Kathodenmaterialien sowie geeigneter Ionenleiter eine Heraus-forderung zur Erlangung der angestrebten Sprunginnovation.