Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSNatrium-Festkörperbatterien – skalierbar und recyclinggerecht
Der Ausbau erneuerbarer Energien lässt den Bedarf an stationären Speichern steigen, die die tages- und jahreszeitlichen Schwankungen abfangen und ausgleichen. Aufgrund der sehr guten Rohstoffverfügbarkeit und Umweltverträglichkeit leisten Natrium-basierte Batteriesysteme einen wichtigen Beitrag zur Ressourcenschonung und einem vereinfachten Batterierecycling. Vor diesem Hintergrund arbeiten Fraunhofer IKTS, Forschungszentrum Jülich, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung, Technische Universität Darmstadt und Fraunhofer ILT im neuen BMBF-Projekt »HeNa« an Natrium-Festkörperbatterien, die leistungsfähiger und gleichzeitig gut skalierbar und recyclebar sind.
Insbesondere der Polarisationswiderstand der Grenzflächen zwischen dem Festelektrolyten (NASICON) und den Elektroden stellt eine hohe Hürde für die Erreichung der Zyklenfestigkeit mit hohen Laderaten dar. Das Konsortium konzentriert sich hierbei auf neue Kathodenmaterialien, geeignete Zwischenschichten für die Natrium-Metallanode sowie die Simulation der Natrium-Transportvorgänge und Grenzflächenphänomene. Basierend auf diesen Materialien entwickeln und demonstrieren die Forschungspartner innovative Produktionsverfahren wie Elektrolytoberflächenstrukturierung im µm-Bereich, Kathodendirektabscheidung in porösen Elektrolytstrukturen und Kaltsintern. Ein Industriebeirat begleitet die Arbeiten aktiv und bewertet die industrielle Umsetzbarkeit und Skalierbarkeit der aussichtsreichsten Verfahren. Darüber hinaus erarbeiten die Forschenden Housing- und Abdichtungskonzepte unter Berücksichtigung von Recycling- und Sicherheitsaspekten. Ziel ist es, zum Abschluss des Projekts funktionierende Prototypenzellen zu betreiben sowie einen skalierbaren Herstellungsprozess für Na-Festkörperbatterien zu etablieren.
Förderrichtlinie: "Batterie 2020 Transfer"
Titel: Herstellungswege für Natrium-Festkörperbatterien »HeNa«
Laufzeit: 01.08.2021 – 31.07.2024
Förderkennzeichen: 03XP0390A
Fördervolumen: ca. 3,46 Millionen Euro