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Kompetenzcluster zur Entwicklung von Festkörperbatterien

 

Zur Erforschung von Festkörperbatterien wurde Anfang Oktober ein neuer Kompetenzcluster gebildet. Festkörperbatterien zeichnen sich durch große Speicherkapazität, kurze Ladezeiten und hohe Sicherheit aus und sind für die Elektromobilität essentiell.

 

Festkörperbatterien sollen als Batterien der nächsten Generation die Elektromobilität massentauglich machen. Hierbei sollen sie dazu beitragen, Strom aus erneuerbaren Energien langfristig, effizient und zuverlässig zu speichern. Insbesondere Lithium-Festkörperbatterien zeichnen sich durch große Speicherkapazitäten, kurze Ladezeiten aus und bieten bei sachgerechter Anwendung hohe Sicherheit. Im Herbst 2018 wurde nun der  Kompetenzcluster »FestBatt« gestartet, in dem deutschlandweit 14 wissenschaftliche Einrichtungen gemeinsam an der Entwicklung und Produktion dieser neuartigen Batterietechnologie forschen. Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) bringen ihre Kompetenzen im Bereich der Modellierung und Simulation ein, um die grundlegenden Prozesse im Inneren einer Festkörperbatterie besser zu verstehen.

 

Feste Materialien für mehr Leistung und Sicherheit

 

Die aktuell häufig eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien haben in ihrem Inneren einen flüssigen Elektrolyten. Dieser ermöglicht den Austausch der Ionen zwischen den beiden Elektroden und somit die Stromproduktion – er ist allerdings auch brennbar. Fehler bei Ladevorgängen, Betrieb oder Lagerung sowie der unmittelbare Kontakt mit Wasser können zu Brand oder Explosion der Li-Io-Batterien führen. Im Gegensatz dazu bestehen Elektroden und Elektrolyt bei Festkörperbatterien aus festen Materialien, die nicht entflammbar sind. Zudem zeichnen sie sich durch eine lange Lebensdauer und Lagerfähigkeit aus und zeigen auch bei Temperaturschwankungen keine plötzlichen Leistungseinbrüche. Diese neuartige Batterietechnologie könnte Elektrofahrzeugen eine höhere Reichweite ermöglichen und sie sicherer machen.

 

Modellierung und Simulation

 

Der Schwerpunkt des Kompetenzclusters liegt auf der Erforschung der benötigten Materialien sowie der für die Kommerzialisierung notwendigen Prozesstechnologie. Wissenschaftler der Abteilung für computergestützte Elektrochemie des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik werden dazu am Helmholtz Institut Ulm gemeinsam mit Partnern an der Technischen Universität Darmstadt, der Technischen Universität München, der Universität Münster sowie am Helmholtz Institut Münster und am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) in einer Methodenplattform arbeiten, die Theorien und Daten rund um die Festkörperbatterie zusammenbringt. »Wir werden vor allem computerbasierte Modelle und Simulationen entwickeln, mit deren Hilfe wir die Prozesse im Inneren von Festkörperbatterien besser verstehen und optimieren können – von der Materialebene über die Struktur der Elektroden bis hin zur Batteriezelle«, berichtet Professor Arnulf Latz, der die Abteilung für computergestützte Elektrochemie am DLR-Institut für Technische Thermodynamik und Helmholtz Institut Ulm leitet

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Kompetenzcluster »FestBatt« mit 16 Millionen Euro für einen Zeitraum von sechs Jahren. Koordiniert wird das Vorhaben von der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU).

Quelle: DLR (www.dlr.de), Bearbeitung: WK

 

Kontakt

Prof. Dr. Arnulf Latz

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Technische Thermodynamik

Arnulf.Latz@DLR.de

 

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Die Batterieforscher des DLR bringen vor allem ihre Expertise im Bereich der Modellierung und Simulation ein. © DLR

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Im neuen Kompetenzcluster "FestBatt" forschen 14 wissenschaftliche Einrichtungen an Batterien der nächsten Generation.  © DLR

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Computertomografische Aufnahme der Lithium-Ionenverteilung einer Batterieelektrode. © DLR

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Rechencluster am Helmhotz-Institut in Ulm (HIU). Bild: © DLR

Im neuen Kompetenzcluster "FestBatt" forschen 14 wissenschaftliche Einrichtungen an Batterien der nächsten Generation. © DLR

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