18. Sep 2019

Pilotherstellung von neuen Batterieelektroden. ©Bild: P. Avavian/CEA

Forschungsprojekt ECO Com'bat: Eröffnet neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von Hochvoltbatterien

(FI/ISE) Die Elektromobilität stellt hohe Anforderungen an neue Hochleistungsbatterien – Reichweite, Lebensdauer, Sicherheit oder Ladezeiten, um nur einige zu nennen. Die eigentliche Herausforderung ist der Ressourcenbedarf für eine wachsende Anzahl grosser Lithium-basierter Autobatterien. Zehn Partner aus Industrie und Forschung hatten sich deshalb im Projekt ECO Com‘bat zusammengeschlossen, um eine nachhaltige nächste Generation von Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln – mit Erfolg.


Ziel des EIT Raw Materials-Projekts ECO Com‘bat war es, umweltfreundliche und leistungsstarke Materialien für die nächste Generation von Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterien zu kombinieren und ihre Produktion zu verbessern. ECO Com‘bat wurde vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC koordiniert und von April 2016 bis Dezember 2018 durchgeführt. Mit den Materialherstellern Arkema und Umicore, den Zellherstellern SAFT und Customcells, den Forschungs- und Technologieorganisationen Fraunhofer, CEA , CSIC, ENEA, VITO und der Technischen Universität Darmstadt deckten die Projektteilnehmer alle wesentlichen Aspekte entlang der Wertschöpfungskette von Batterien ab.

Einsatz kritischer Materialien reduzieren
Im Vergleich zu aktuell etablierten Batterietypen sollen die neuen Lithium-Ionen-Batterien leistungsstärker und ressourcenschonender sein. »Die Hauptaufgabe des ECO Com‘bat-Projekts bestand darin, konventionelle, oft teure, seltene oder sogar kritische Materialien wie Kobalt in den Elektroden und Fluor im Elektrolyten zu ersetzen«, erklärt Projektkoordinator Andreas Bittner vom Fraunhofer ISC. Im Rahmen des Projekts wurden Ormocer-beschichtetes, kobaltarmes NMC 622 und ein spezieller Hochspannungselektrolyt auf Basis des Leitsalzes Lithium-Bis(fluorsulfonyl)imid (LiFSI), das auch bei hohen Spannungen stabil betrieben werden kann, an die hohen Batterieanforderungen angepasst und optimiert. Dies führte zu einer Verringerung des Kobaltgehalts um ungefähr 20 Prozent und zu einer Verringerung des Fluorgehalts im Elektrolyten um zwei Drittel. Energie- und Leistungsdichte konnten durch den Einsatz von strukturgebenden Additiven wie Porocarb und Graphistrength deutlich erhöht werden. Die nachhaltigen Materialien wurden in gängigen Pouchzellen verarbeitet, die eine um bis zu 50 Prozent höhere Zyklenstabilität (bei 4.3 V) als die industriellen Referenzproben im Vergleichstest zeigten.

Hochskalierung auf Pilotmassstab
Normalerweise sind mehrere Upscaling-Schritte erforderlich, um von der experimentellen Laborebene zur Produktionstauglichkeit zu gelangen. Im Rahmen des ECO Com‘bat-Projekts kombinierten die Partner innovative Materialien mit bekannten Produktionseigenschaften und konnten so mit wenigen Upscaling-Schritten eine relevante Pilotstufe für Losgrössen von bis zu 20 Kilogramm erreichen. Zur Optimierung der ECO Com‘bat-Materialien und -Zellen wurde eine umfassende Simulation der Batterieleistung und -alterung durchgeführt. Darüber hinaus wurde ein effizientes Recyclingkonzept entwickelt und getestet, um wertvolle Materialien wie Nickel, Kobalt, Graphit und Lithium nicht nur elementar, sondern auch in Form der verarbeiteten Funktionsmaterialien zurückzugewinnen und so ein hohes Mass an Nachhaltigkeit zu erreichen.

Die Projektergebnisse lassen auf eine ökonomisch sehr interessante neue Generation nachhaltiger Hochvoltbatterien hoffen. Die verschiedenen im Projekt entwickelten und getesteten Batteriematerialien weisen gute Leistungs- und Verarbeitungseigenschaften auf. Die Materialien können schnell in einen produktionsnahen Massstab hochskaliert werden, wenn entsprechende Nachfrage besteht.

Weitere Informationen >>

Text: Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

0 Kommentare

Kommentar hinzufügen

Partner

  • Agentur Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

Job-Plattform

Suchen Sie einen Mitarbeitenden 
oder eine Stelle? 
Bei uns sind Sie richtig!

Hier geht's weiter >>

Aktuelle Jobs

Projektleiter Solar Nordwestschweiz 100% (m/w)

Bauen Sie mit an der EnergiezukunftDie AGROLA AG ist eine Tochtergesellschaft der fenaco Genossenschaft und ein führender Energieanbieter in der Schweiz. Das umfangreiche Angebotsportfo...

Ist Ihr Unternehmen im Bereich erneuerbare Energien oder Energieeffizienz tätig? Dann senden sie ein e-Mail an info@ee-news.ch mit Name, Adresse, Tätigkeitsfeld und Mail, dann nehmen wir Sie gerne ins Firmenverzeichnis auf.

Newsletter abonnieren

Follow us

In order to provide the best quality for you, our system uses "cookies", which are stored on your device. Cookies are necessary to identify what information (job advertisement, questionnaire, etc) you have already seen. IP address is used for the same purposes as described above.

When creating a profile, applying to the newsletter, job subscriptions and etc, you agree that the data, which you have entered, will be stored and processed in the system in order to provide services, which you have applied for.

We do NOT sell your personal data to any 3rd party services.

You must be 18 or older years old to use our services. If you are underage, you must have a permission to use our services from your parent or guardian. It is necessary in order to store and process your data.

By continuing to use our services, you agree with the these terms. You can withdraw your agreement at any time, by deleting cookies from your device and by sending request for deleting your data to the administrator.

Close