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Symbolfoto: Das AIT ist Österreichs größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung

SeNSE: Nachhaltige Lithium-Ionen-Batterietechnologie der nächsten Generation

04.03.2022
 

Lithium-Ionen-Batterien gehören zu den wichtigsten Energiequellen für den Verkehr der Zukunft. Die Vergrößerung der Reichweite und die Möglichkeit des schnellen Aufladens sind Schlüssel zur Steigerung der Akzeptanz von Elektrofahrzeugen.

Die Vision des von der EU geförderten SeNSE-Projekts ist es, eine wettbewerbsfähige europäische Batterieindustrie durch Forschung und Innovation für eine nachhaltige Lithium-Ionen-Batterietechnologie der nächsten Generation zu ermöglichen. Dabei soll die gesamte Wertschöpfungskette von der Material- und Elektrodenentwicklung und -produktion bis hin zur Zell- und Modulherstellung einschließlich Batteriemanagement- system und Kühlarchitekturen abgedeckt werden.

Das Projekt zielt insbesondere darauf ab, Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation mit einer Silizium-Graphit-Verbundanode und einer nickelreichen Nickel-Mangan-Kobalt-Kathode (NMC) zu entwickeln, um eine volumetrische Energiedichte von 750 Wh/l zu erreichen. Die Zyklenstabilität ist die größte Herausforderung für die Anwendung dieser Zellchemie. Das Ziel ist es, bis zu 2000 tiefe Zyklen zu erreichen, indem:

  • die Oberflächenreaktivität der aktiven Materialien durch eine Kombination neuartiger filmbildender Elektrolytzusätze und aktiver Materialbeschichtungen verringert wird,
  • irreversible Lithiumverluste während der ersten Zyklen durch vorlithiiertes Silizium kompensiert werden und bei Bedarf ein Reservoir an überschüssigem Lithium in der Kathode bereitgestellt wird, wobei
  • kritische Zyklusparameter anhand von Daten, die von Sensoren in der Zelle geliefert werden, identifiziert und kontrolliert werden.
AIT-Projektverantwortlicher Yuri Surace

AIT-Projektverantwortlicher Yuri Surace

Die neue Batterie zeichnet sich außerdem durch eine gesteigerte Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit, geringere Produktionskosten und ein Batteriemanagementsystem aus, das mit dynamischen Sensoren in der Zelle gekoppelt ist und ein schnelleres Aufladen ermöglicht.

Das AIT kooperiert im Rahmen des SeNSE-Projekts mit hochkarätigen internationalen Partnern und konzentriert sich auf die folgenden Aktivitäten:

  • Entwicklung von neuartigen Komposit-Elektrodenformulierungen aus Si-Graphit-Anodenmaterialien,
  • Untersuchung und Optimierung der wässrigen Elektrodenverarbeitung von Ni-reichen Kathodenmaterialien,
  • Upscale der Anoden- und Kathodenformulierungen vom Labor- in den Pilotmaßstab zur Herstellung von Elektrodenspulen, die für Prototypzellen verwendet werden sollen,
  • Herstellung von Pouch-Zellen-Prototypen mit der AIT Research Pilot Line und Durchführung von Leistungs- und Sicherheitstests.

Dieses Projekt wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Fördervereinbarung Nr. 875548 finanziert.