BISHERIGE ERGEBNISSE

AddESun

AP 2 Testzellen

Konstruktion einer dichten und wiederverwendbaren Labortestzelle für die Evaluierung von Blei-Elektroden

AP 3 Demonstrator

  • Demonstrator 1 als Stand der Technik und Ausgangspunkt für Evaluierung des Performancezuwachs definiert
  • Elektrische Tests für Demonstrator 1 abgeschlossen
    • K5-Vorzyklen
    • Ratings
    • 17,5 % DoD-Zyklentest
    • Float-Test
    • Ladeakzeptanz-Test
    • Selbstentladung

AP 4.3 Innovative Materialien – Positive Aktivmasse (PAM)

  • Synthese neuartiger, synthetischer Graphite als Leitadditiv in NAM/PAM
  • Gezielte Einstellung sowohl der Partikelgrößen als auch der BET-Oberfläche
  • Hauptaugenmerk liegt auf hoher Reinheit der Materialien (Verunreinigungen unter 0,05 %)
  • Synthese von Kohlenstofffasern in verschiedenen Dimensionen (Schnittlängen) als Additiv für PAM
  • Gezielte Einstellung der Schnittlängen zur Anpassung an den Zellfertigungsprozess
  • Hauptaugenmerk liegt auf hoher Reinheit der Materialien (Verunreinigungen unter 0,05 %)

AP 4.4 Innovative Materialien – Negative Aktivmasse (NAM)

  • Elektrodenpräparation im Labormaßstab mit geringen Fertigungstoleranzen etabliert

1. Mischung von Aktivmaterial-Pasten und Pastierung von Gittern des Partners Exide

2. Reifung unter kontrollierten Bedingungen + Versand für Tests und Analysen an Fraunhofer ISC

 

  • Fokus zunächst auf Mischungen für positive Aktivmasse
  • Pastierung gemäß vorhergehender Priorisierung durch Materialhersteller Evonik, SGL und PENOX
  • Mischungen im ersten Projektjahr:

AP 4.5 Innovative Materialien – Elektrolyt

  • Leistungssteigerung bestehender Gelelektrolyte durch Erhöhung der Ionenleitfähigkeit
    • Wichtig für PSOC-Zyklisierungen (Leistung und Akkulaufzeit)
    • Bewertung alternativer Typen von AEROSIL® sowie neuer FuE Materialien

  • Einarbeitung ausgewählter Fällungskieselsäuren sowie pyrogener Metalloxide als Additive in die positive und negative Aktivmasse
    • Erhöhte Porosität der Aktivmasse
    • Verbesserte Masseausnutzung und erhöhte Energiedichte

AP 5 Aufklärung der Wirkmechanismen

  • Porosität
    • Hg-Porosimetrie, N2-Sorption, Wasseradsorption
  • Doppelschichtkapazität
    • Cyclovoltammetrie, elektrochemische Impedanzspektroskopie
  • Ladeakzeptanz
    • Statische und dynamische Ladeakzeptanztests
  • Elektrische Leitfähigkeit
    • Bisherige Untersuchungen nur ex-operando möglich
    • Entwurf einer neuartigen Methode zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit des Aktivmaterials im laufenden Betrieb der Elektrode
    • Evaluierung ist Gegenstand aktueller Arbeiten

AP 6 Modellierung

  • Räumliche Diskretisierung der PDE
    • Finite Elemente-Methode
    • Lokal homogen
  • Elektrisches System und Massetransport
    • Diskretisiert durch diskontinuierliche Garlerkin-Elemente
    • Dadurch können räumlich Sprünge von Parametern (z.B. Porosität am Interface Elektrode/freier Elektrolyt) behandelt werden
  • Fluss des Elektrolyten
    • Modelliert als Stokes-Problem
    • Diskretisiert durch Taylor-Hood-Elemente
  • Potentialverteilung bei 1C Belastung
    • Elektroden sind vollständig polarisiert
    • Spannungsabfall primär über den Elektrolyten
    • entspricht qualitativ den Erwartungen
  • Implementiert wurden:
    • Kristallwachstum
    • Kristallgrößenverteilung durch Nukleation
    • Massetransport durch Diffusion und Advektion
    • Ladungstransport (elektrisch und ionisch); gekoppelt durch elektrochemische Reaktion