Wir freuen uns, den Start eines spannenden neuen Projekts im BlitzLab bekannt zu geben, das sich auf die Entwicklung von Silizium-Vliesanoden (SiVlies) als Schlüsselkomponente von hochkapazitiven Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) konzentriert. Die innovative Forschung, die wir in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) durchführen, zielt darauf ab, die Grenzen der Energiespeichertechnologie zu erweitern und einen wesentlichen Beitrag zur laufenden Energiewende zu leisten.
Das Projekt läuft unter dem Titel: Silizium-Vliesanoden als Bestandteil einer Lithium-Ionen-Batterie (SiVlies) (Projektlaufzeit: 13. Juni 2024 – 31. August 2027)
Projekthintergrund:
Lithium-Ionen-Batterien sind entscheidend für die Zukunft der Energiespeicherung und bieten eine hocheffiziente Lösung, die für nachhaltige Energiesysteme unerlässlich ist. Silizium als Anodenmaterial bietet gegenüber herkömmlichen Graphitmaterialien den erheblichen Vorteil einer theoretisch zehnfach höheren Kapazität. Die Anwendung von Siliziumanoden wird jedoch durch eine erhebliche Volumenausdehnung (bis zu 300 %) während der Lithium-Reaktion erschwert, was zu einer schnellen Materialdegradation und einem Kapazitätsverlust führt.
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung neuartiger, hochkapazitiver Siliziumanoden mit einer Anodenkapazität von über 5 mAh/cm² für LIBs mit Energiedichten von über 300 Wh/kg. Der Produktionsprozess wird auf kosteneffizienten Druck- und Infiltrationstechniken von Siliziumpulver in leitfähige Vlieskollektoren basieren, die eine dreidimensionale, offenporige und mechanisch flexible Struktur bei geringem Gewicht bieten.
Unser Ansatz:
Das BlitzLab wird durch Projektleiter Dr. Christoph Folgner umfangreiche Expertise in den Bereichen Dünnschichtabscheidung, thermische Materialbehandlung einschließlich photonischer Sintermethoden wie Flash Lamp Annealing (FLA) und der Modifikation von Materialien mittels Ionenbestrahlung in den folgenden Schlüsselbereichen einbringen:
- Fortschrittliche Siliziumbeschichtung: Zusammen mit unserem Projektpartner FhG-IKTS werden wir die Siliziumbeschichtungsprozesse aus der Flüssigphase für flexible und poröse Vliessubstrate weiterentwickeln.
- Innovative Sintertechniken: Durch den Einsatz von FLA-Techniken werden wir die abgeschiedenen Siliziumschichten effizient sintern, um eine hohe Stabilität und Leistung der Silizium-Vliesanoden zu gewährleisten.
- Umfassende Materialcharakterisierung: Die hergestellten Materialverbunde werden hinsichtlich ihrer Eignung als LIB-Anode umfassend elektrochemisch und mikrostrukturell analysiert.
Förderung:
Dieses Projekt ist Teil der Förderrichtlinie „Energie- und Klima EuK/2023 – Modul I Anwendungsorientierte Energie- und Klimaforschung“ mit dem thematischen Schwerpunkt „Speichertechnologien“ und wird von der Sächsischen Aufbaubank – Förderbank (SAB) gefördert und durch die Europäische Union kofinanziert.
Förderkennzeichen: 10072535
Der Weg nach vorn:
Mit diesem spannenden Projekt knüpfen wir an frühere erfolgreiche Projekte wie das SiNergy-Projekt der SAB (FKZ 100256790) an. Durch die Erforschung des Potenzials von recyceltem Silizium aus der Wafer- und Photovoltaikindustrie streben wir nach nachhaltigen und kosteneffizienten Lösungen für hochkapazitive Energiespeicher.
Bleiben Sie gespannt auf Updates, während wir neue Möglichkeiten im Bereich der gedruckten Elektronik und Energiespeichertechnologien erschließen. Folgen sie uns dazu auch gern auf LinkedIn.
