Verbundvorhaben: Feststoff-Kathoden für zukünftige Hochenergie-Batterien; Teilvorhaben: Materialauswahl, Elektrochemie und Mikroanalytik (FesKaBat)

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Description

Ziel und Inhalt des Verbundvorhabens ist die funktionsseitige und verfahrenstechnische Entwicklung einer Feststoff-Kathode für Hochenergie-Batteriezellen. Dies beinhaltet die Konditionierung der Kathodenkomponenten ebenso wie die strukturelle und elektrochemische Analyse der erzeugten Komposite, deren Daten in ein Strukturmodell einfließen. Das angestrebte Zelldesign (gleichzeitig Testaufbau) ist ein hochvoltstabiler und zu hohen Lade-/Entladeraten fähiger Kathoden-Komposit in Kombination mit einer Li-Metallanode. Dieses Teilprojekt behandelt insbesondere a) die Bereitstellung von spezifischen Messtechniken für ionische und elektronische Leitfähigkeiten, b) deren Einsatz für Screening und Auswahl der für Prozessierung und Zellleistung optimalen festen und polymeren Ionenleiter, c) Suche und Anpassung von Alternativmaterialien und d) die lokale elektrochemische Analyse der Elektrodenverbundstrukturen. Die drei Arbeitsschwerpunkte des Projektvorhabens sind: AZ1: Modellbildung zu Elektrodenstruktur/-morphologie und Struktur-Eigenschaftsbeziehungen, AZ2: Kathoden-Kompositentwicklung (Labormaßstab) mit den Hauptschwerpunkten Materialauswahl, Kathodenrezeptur und dafür erforderliche Prozessroute. AZ3: Prozessentwicklung (Technikum BLB) kosteneffizienter und ressourcensparender Fertigungsaggregate für entwickelte Kompositrezepturen. In der ersten Phase werden im Teilprojekt der WWU Münster die zentralen Messtechniken erprobt und bezogen auf die Anforderungen die geeignetsten Auswertemethoden definiert. In den ersten 18 Monaten werden die Erprobung, Beurteilung und endgültige Auswahl der für die Elektrolyt- und Kathodenherstellung am besten geeigneten festen und polymeren Ionenleiter anhand ihrer Stabilität und Transportdaten betrieben mit dem Ziel der Selektion der endgültigen Materialfestlegung. Durchgehende Arbeiten über die gesamte Laufzeit betreffen Grenzflächen, Funktionssicherheit und Performance der Kathodenstrukturen.