LiMeS

LiMeS – Leichtes Lithium-Metall-Schwefel Batteriesystem auf Basis strukturierter Hybrid-Elektroden-Konzepte für Anwendungen in der Luftfahrt

Fördergeber: BMBF

Ansprechpartner : Marcella Horst, Nico Grotkopp

Zusammenfassung des Gesamtprojektes:
Im Fokus des Projektvorhabens liegt die Entwicklung eines Hybrid-Elektroden-Konzeptes für ein Lithium-Metall-Schwefel-Batteriesystem, welches in der Luftfahrt Anwendung finden sollen und welches eine hohe spezifische Energie und Leistung mit einer hohen Betriebssicherheit vereinigt. Da hier jedoch deutlich höhere Anforderungen an die Leistungseigenschaften und die Sicherheit der Batterien gestellt werden als im Automobilbereich, müssen neue Konzepte entwickelt, umgesetzt und auch im Gesamtsystem validiert werden. Hierzu werden anodenseitig Abscheidemechanismen von Lithium auf metallischen und Kohlenstoffoberflächen untersucht, welche im späteren Verlauf als kontinuierliche Verfahren auf einer Rolle-zu-Rolle Anlage umgesetzt werden. Eine Festionenleiterschicht wird auf dem Lithium als Separatorersatz und zum Schutz vor Dendritenbildung untersucht. Kathodenseitig werden durch den Einsatz von hochstrukturierten Kohlenstoffen, strukturierten Ableitern sowie dem Verzicht auf Binder hochleistungsfähige Schwefel-Kathodenkonzepte evaluiert und prozesstechnisch validiert. Weiter werden in enger Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern 3D-strukturierte Zellkonzepte entwickelt, um die Leistungsfähigkeit weiter zu steigern. Es werden mathematische Modelle sowohl von Einzelzellen als auch vom Gesamtsystem erarbeitet und parametrisiert. So wird ein Batteriemodul als Demonstrator entwickelt, aufgebaut und entsprechend der Anforderungen der Anwendung getestet.

Ziele und Aufgaben des iPAT (AG Kwade)

• Etablierung eines Referenzsystems mit Flüssigelektrolyt
• Prozesstechnische Untersuchungen zur Herstellung von Hochleistungs-Schwefel-Kohlenstoff-Kathoden durch hochstrukturierte Kohlenstoffe mittels angepasster Misch- und Dispergierverfahren
• Entwicklung eines Trockenbeschichtungsprozesses für binderarme/-freie Schwefel-Kohlenstoff-Kathoden
• Entwicklung neuartiger Zellkonzepte
• Sicherheitsuntersuchungen an Pouchzellen

 
Ziele und Aufgaben des iPAT (AG Garnweitner)

• Herstellung von dünnen, ionenleitenden Schichten zum Schutz der Anode bzw. Zelle vor Dendritenwachstum mittels Tauch- und Sprühbeschichtungsverfahren auf Lithiumfolien und strukturierten Lithium-Anoden
• Untersuchung des Einflusses von chemischen Elektrolytadditiven sowie Glanzbildnern
• Charakterisierung und Evaluierung der hergestellten Schichten

 
Projektpartner:
Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), LU Hannover (IfES),
Airbus Defence and Space GmbH, GKD-Gebr. Kufferath AG, GS GLOVEBOX Systemtechnik GmbH, Stercom Power Solutions GmbH, Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH, FutureCarbon GmbH