Nanostrukturierte Batteriematerialien; Teilvorhaben: Sputterdeposition neuartiger Elektrodenmaterialien mit elektrochemischen und ortshochauflösenden Methoden (NanoBat)

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Description

Im geplanten Vorhaben sollen Komponenten und Fertigungsprozesse zur Herstellung verbesserter Lithiumionenbatterien entwickelt werden. Hierbei soll insbesondere der Transfer von Forschungsergebnissen in die großtechnische Anwendung im Vordergrund stehen. Konkret sollen Techniken entwickelt werden, um Aktivmaterialien mit Hilfe von nanostrukturierten Beschichtungen zu optimieren und so eine signifikante Steigerung von Energiedichte, Effizienz und Lebensdauer aktueller Lithiumionenbatterien zu ermöglichen. Hierzu sollen hochstabile, funktionale Beschichtungen von Anoden- und Kathodenmaterialien entwickelt werden, welche die Oberflächeneigenschaften der Aktivmaterialien optimieren und deren elektrochemische Eigenschaften entscheidend verbessern. Außerdem sollen großtechnische Verfahren entwickelt werden, die eine wirtschaftliche Abscheidung der Coatings im industriellen Maßstab ermöglichen. Hier wird der Fokus speziell auf der Chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) liegen. Auf Basis elektrochemischer Tests beschichteter Aktivmaterialien, sowie auf Basis wirtschaftlicher Kalkulationen soll schließlich eine gezielte Markteinführung der neuen Materialien bzw. Beschichtungsprozesse vorangetrieben werden. Im geplanten Vorhaben soll die Entwicklung und der technische Einsatz nanostrukturierter Coatingmaterialien vorangetrieben werden, um auf diese Weise eine gezielte Leistungssteigerung der Aktivmaterialien zu erreichen, ohne dabei jedoch signifikante Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Hierfür sollen zum einen Beschichtungen mit optimierter ionischer und elektronischer Leitfähigkeit, sowie hoher elektrochemischer Stabilität entwickelt werden. Zum anderen sollen großtechnische Prozesse zur Abscheidung der Coatings entworfen und erprobt werden, um so den technischen Einsatz beschichteter Aktivmaterialien mit deutlich verbesserter Speicherdichte, Effizienz und Lebensdauer voranzutreiben.