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Komponenten | 01 September 2009

Forschungsprojekt zu Lithium-Ionen-Batterien gestartet

Unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts f├╝r Silicatforschung ISC in W├╝rzburg haben sich acht Forschungseinrichtungen im Verbundprojekt KoLiWIn zusammengeschlossen, um neue Wege f├╝r die Speicherung elektrischer Energie zu erforschen.
Bis zum Jahr 2050 soll etwa die H├Ąlfte des gesamten Energiebedarfs in Deutschland aus erneuerbaren Energien gedeckt werden - so sieht es die langfristige strategische Planung der Bundesregierung zur Erreichung der Klimaschutzziele vor. Eine effiziente Speicherung elektrischer Energie ist dabei der wesentliche Schl├╝ssel f├╝r den Einsatz regenerativer Energietr├Ąger wie Sonne und Wind. Unter den Speichersystemen bietet die Lithium-Ionen-Technologie die h├Âchste Energiedichte. In vielen Bereichen haben Lithium- Ionen-Akkus heute schon andere wiederaufladbare Batteriesysteme verdr├Ąngt. Handys und Laptops sind ohne Lithium-Ionen-Akkus kaum vorstellbar, und zunehmend werden sogar auch Elektrowerkzeuge mit den im Vergleich zu den ├╝blicherweise verwendeten NiCd-Akkus umweltfreundichen Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet. F├╝r den Einsatz im Automobil gelten allerdings nochmals h├Âhere Anforderungen: Die Energiedichte muss f├╝r gro├če Reichweiten weiter erh├Âht werden, die Ladezeiten sollten, entsprechend einer hohen Leistungsdichte, m├Âglichst kurz sein, und nicht zuletzt spielen auch Sicherheit und Lebensdauer eine wichtige Rolle. Deshalb hat das Bundesforschungsministerium f├╝r die n├Ąchsten vier Jahre im Rahmen der BMBF-Innovationsallianz LIB 2015 60 Millionen Euro F├Ârdermittel zur Entwicklung leistungsf├Ąhiger und sicherer Lithium-Ionen-Batterien bereitgestellt. Ein Konsortium um die Firmen Evonik, BASF, Bosch, Daimler und Volkswagen wird LIB 2015 mit 360 Millionen Euro unterst├╝tzen. Mit am Start in diesem Programm ist das vom Fraunhofer ISC in W├╝rzburg initiierte Projekt ┬╗KoLiWIn┬ź - das K├╝rzel steht f├╝r "Konzeptstudien f├╝r neuartige Lithium-Ionen-Zellen auf der Basis von Werkstoff-Innovationen". Das Ziel des mit insgesamt 4 Millionen Euro dotierten Verbundprojekts erkl├Ąrt Projektleiter Dr. Kai-Christian M├Âller: "Die acht Partnerinstitute wollen gemeinsam neue Materialkonzepte entwickeln, die nicht nur ein schnelleres Laden erm├Âglichen und eine gr├Â├čere Energiemenge bereitstellen als herk├Âmmliche Batterietypen, sondern die auch erheblich sicherer sind." Im Blick haben die Forscher v. a. gro├če, leistungsstarke Batterien f├╝r Elektrofahrzeuge - und unterst├╝tzen damit auch den Trend zur Elektromobilit├Ąt. Eine Million elektrisch angetriebener Fahrzeuge sollen bis zum Jahr 2020 auf den bundesdeutschen Stra├čen lautlos und schadstofffrei f├╝r freie Fahrt sorgen. Daf├╝r werden entsprechend leistungsf├Ąhige und sichere mobile Energiespeicher gebraucht. "Das Fraunhofer ISC hat in den vergangenen Jahren bereits neuartige Materialien f├╝r polymere, nicht entz├╝ndliche Elektrolyte gefunden, deshalb ging die Initiative zu dem Verbundprojekt auch von uns aus", so Herr M├Âller. Neben zwei weiteren Fraunhofer- Instituten, dem IWM aus Freiburg und dem IKTS aus Dresden, sind Fachgruppen der Universit├Ąten M├╝nster, Marburg, Ulm, Karlsruhe und K├Âln an der Entwicklung beteiligt. Auch ein namhafter Batteriehersteller signalisierte Interesse und begleitet das Forschungsprojekt. In KoLiWIn sollen nun die einzelnen Batteriekomponenten - nanostrukturierte Kathoden, Anode und Polymerelektrolyte - so aufeinander abgestimmt werden, dass daraus leistungsf├Ąhige, schnelle und sichere Batteriezellen gebaut werden k├Ânnen. W├Ąhrend der dreij├Ąhrigen Projektlaufzeit sollen Erkenntnisse aus der Festk├Ârper- und Elektrochemie sowie der Materialforschung zusammengef├╝hrt werden, unterst├╝tzt durch umfangreiche Charakterisierungsverfahren am ISC und neue Simulationsverfahren am IWM, die von der Wechselwirkung der Atome im Material bis hin zum Einsatzverhalten im Produkt ├╝ber alle Skalen hinweg die neuen Materialien bewerten. Am Ende soll ein industriell umsetzbares, leistungsf├Ąhiges und sicheres Batteriekonzept stehen, das auch f├╝r den Einsatz in Fahrzeugen geeignet ist.
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