Natrium- und Kalium-Ionen-Batterien basierend auf hochgeordneten Elektrodenarchitekturen

• Antragsteller: Professor Yong Lei, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398378573

Wiederaufladbare Ionen-Akkumulatoren haben die moderne Welt beträchtlich geprägt und gelten als effizienter Energiespeicher, der insbesondere auch die Nutzung diskontinuierlich verfügbarer erneuerbarer Energien ermöglicht. Obwohl Lithium-Ionen-Akkus den Markt seit Jahrzehnten beherrschen, haben steigende Kosten und die ungleiche Verteilung der globalen Lithiumressourcen Zweifel an der zukünftigen Bezahlbarkeit von Lithium-Ionen-Akkus geweckt. Aus diesem Grund gewinnen alternative Metall-Ionen-Akkumulatoren, die auf besser verfügbaren Materialien basieren, zunehmend Interesse. Um das zukünftige Marktpotential solcher Batterien zu maximieren, sind das Erreichen hoher Kapazitäten, hoher Be- und Entladungsraten sowie langer Lebensdauern unbedingt erforderlich. Das Ziel dieses Projektes ist es, wiederaufladbare Natrium- und Kalium-Ionen-Akkumulatoren mit sowohl organischen als auch wässrigen Elektrolyten mit umfassend verbesserter Vollzellenperformance zu entwickeln. Das Projekt führt dreidimensionale Nanostrukturarrays als Elektroden für Na- und K-Ionen-Akkus ein und hat simultane Erhöhungen der elektrischen Leitfähigkeit, der Ionenbeweglichkeit und der Elektrodenintegrität zum Ziel. Die Forschungsschwerpunkte umfassen Elektroden- und Materialdesign sowie die Untersuchung der vorliegenden elektrochemischen Prozesse, durch welche zwischen den aktiven Materialien und ihrer strukturellen Anordnung auftretende Synergieeffekte aufgezeigt und maximiert werden können. Eine erfolgreiche Durchführung des Projekts wird die Weiterentwicklung der Herstellungsprozesse von Elektroden für Na- und K-Ionen-Akkumulatoren bedeutend voranbringen und somit einen erheblichen Einfluss auf die Energiespeichertechnologie der Zukunft haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen